含偶氮基团的不对称弯曲型液晶分子的合成及其光谱特性

合成了6个含偶氮基团的具有不同苯环个数的不对称弯曲型液晶分子,用1 H NMR、HRMS表征其结构,采用差示扫描量热法(DSC)和偏光显微镜(POM)研究其液晶性能。考察结果表明:所有化合物均出现了液晶相,特别是含有3个苯环的分子在较低温度下出现了向列相;偶氮基团的吸收光谱在330～360nm出现了较强的由π-π*电子跃迁引起的吸收,在430～450nm出现了较弱的由n-π*电子跃迁引起的吸收,其吸收波长的变化表明分子的弯曲形状和电子分布使分子吸收波长有较大的变化。     

偶氮分子掺杂对蓝相液晶选择性反射波长的影响

偶氮基团(—N=N—)在适当波长光的照射下,会发生可逆的顺反异构反应,这一反应中偶氮分子构型上的变化会影响到蓝相液晶中脆弱的晶格结构,并造成晶格参数的变化,进而影响到选择性反射波长的变化,甚至有时会造成蓝相相态的消失。文章合成并将几种偶氮化合物掺入手性向列相液晶中,再变温至BPI,对比了这几种偶氮化合物对蓝相液晶选择性反射波长的影响,从而得出更有实际使用价值的偶氮分子,在此基础上还从分子结构角度分析了产生差异的原因,为进一步的改进工作提供了方向。     

偶氮染料掺杂高分子薄膜的光学常数

在单晶硅片上 ,以旋涂 (Spin- Coating)法制备了推 -拉型偶氮染料掺杂高分子 (PMMA)薄膜 ,其中二甲基胺基 [N(CH3 ) 2 ]作为推电子基团 ,羧基 (COOH)作为拉电子基团。利用椭圆偏振光谱和吸收光谱 ,研究了薄膜的复折射率、复介电函数和吸收系数 ,分析了影响薄膜电子光谱的因素。结果表明 ,该薄膜在 40 0～ 60 0 nm波长范围内 ,存在强而宽的吸收 ,并发现染料分子的聚集状态对其吸收光谱有较大的影响     

噻二唑类弯曲型液晶分子的合成和性能研究

合成了两个系列以1,3,4-噻二唑为中心基团的弯曲型分子,结合偏光显微熔点仪(POM)观察和差示量热扫描法(DSC)研究了它们的液晶性能。研究发现,这两类弯曲型分子都会出现N相。其中,对称型五环酯类噻二唑弯曲型分子的熔点都较高,清亮点均超过360℃;含烯丙基非对称噻二唑类弯曲型分子熔点和清亮点温度大幅度降低,N相的温区较宽,以庚基为端基链的弯曲型分子出现N相的温度区间超过120℃。     

两种偶氮苯化合物LB膜的光谱与非线性光学特性

两端具有推拉电子基团的偶氮化合物中的N=N双键提供了优异的电子通道,有利于产生非线性光学效应,并且推拉电子基团对偶氮化合物的非线性光学特性有较大的影响.采用紫外可见吸收和二次谐波产生(SHG)技术研究了两种推-拉"型偶氮苯分子Langmuir-Blodgett(LB)膜的光谱和二阶非线性光学特性.4-硝基-4′-氨基偶氮苯(NAA)和4-羧基-4′-氨基偶氮苯(CAA)分子在亚相表面可以形成稳定的单分子膜,并且能较好地转移到固体基板上形成LB多层膜;由于-NO2比-COOH具有更强的吸电子能力,电子在NAA分子内更容易转移,并形成较大分子偶极矩,分子具有更大的一阶超极化率.实验测得NAA和CAA的二阶非线性系数d33分别为40.8 pm/V和24.2 pm/V,一阶超极化率β分别为1.97×10-29esu和1.17×10-29esu,NAA分子的一阶超极化率约为CAA的1.7倍,实验与理论计算结果符合较好.     

新型偶氮聚氨酯的制备及其薄膜的热光性能

以对硝基苯胺、亚硝酸钠和苄胺为原料,采用重氮-偶合反应方法,合成含偶氮基团的生色分子4-(4′-硝基苯基偶氮)苄胺(NPAB)。将NPAB与手性试剂L(-)-酒石酸、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)制备含手性单元的偶氮苯聚氨酯(ABPU)。利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见光谱(UV-Vis)和核磁共振(1H NMR)等对所合成的NPAB和ABPU进行了结构表征。采用差式扫描量热分析仪(DSC)对ABPU进行了热稳定性表征,其玻璃化转变温度为159.6℃。采用衰减全反射(ATR)原理测量聚合物波导薄膜的热光特性,结果表明,聚合物材料在650 nm波长具有较大的热光系数,其值高达-4.030 7×10-4℃-1。这种测量方法是直接在波导的环境中研究聚合物的热光特性,实验结果更具有实用参考价值。     

有机分子修饰的SiNSs电子性质的第一性原理研究

类石墨烯型硅纳米单层(SiNS)材料具有和石墨烯类似的电子性质,由于其较强的表面活性和多表面悬挂键,表面钝化对于其电子结构有着重要的影响。采用第一性原理的方法结合PBE近似,优化了有机分子基团(C6H13—)钝化的SiNSs的几何结构,并计算了其电子结构。结果表明相比H—钝化的SiNSs结构,有机分子基团钝化的SiNSs带隙变窄,其原因是有机分子基团的吸附打破了原有H—钝化的结构的平衡,使得导带中的电子下移。不同覆盖度研究表明,随着大有机分子基团(C6H13—)的增加其带隙呈现出递减趋势。     

联苯乙炔类液晶单体的紫外稳定性研究

对联苯乙炔类液晶单体的紫外稳定性进行了研究。实验数据显示:经紫外照射200min后,液晶的阈值电压降低,折射率减小。液晶化合物的UV降解不仅与吸收波长有关,而且还与分子结构有关。本文分析了末端官能基团以及连接基团对此类单体紫外稳定性的影响:联苯乙炔与末端基团为NCS官能团连接的化合物的UV稳定性要优于与CN连接的化合物;并且当以1,4-环己基作为连接基团时化合物的UV稳定性要好于酯基(-COO-)作为连接基团和没有连接基团的化合物。     

菌紫质生物分子膜多波长信息读写系统的研究

讨论了新型细菌视紫红质基因变种材料的光学信息读、写和擦除特性 ,建立了一套细菌视紫红质生物分子膜三波长的光信息读写系统。根据B到P态的光化学反应过程 ,利用 6 70nm红光实现信息的写入 ;采用 490nm波长光使P态复原为基态 ,以擦除所记录的信息 ;利用B和P态吸收特性的差异 ,选择 5 94nm波长光实现了信息的读出。     

有机半导体苝的DFT理论计算研究

采用密度泛函理论(DFT)方法对苝进行了B3LYP/6-31G水平上的分子结构优化、IR光谱、Raman光谱、THz光谱、UV-Vis光谱、分子前线轨道、分子电子密度、Mulliken电荷等理论计算。研究结果表明:理论计算结果与实验数据吻合得较好,对IR、THz、UV-Vis吸收光谱和Raman散射光谱中的特征峰进行了归属,发现苝的THz光谱有三个特征吸收峰,它们分别位于2.94、5.46和7.77 THz,其中5.46 THz的吸收是最强的,它是由以C4-C1-C11-C16为轴的苝分子面外对称弯曲振动产生的。苝在UV-Vis光波段有三个吸收峰,峰值波长分别位于420.79、328.14及303.80 nm,其中420.79nm的紫外吸收峰最强。前线轨道计算表明苝分子的HOMO与LUMO能量差值为3.077eV,它与用UV-Vis的理论计算能隙2.946eV仅有0.131eV(4.45%)的偏差。     

含偶氮苯弯曲液晶的光化学性质研究

研究了紫外光照和温度对偶氮弯曲液晶极化电流的影响。在365 nm紫外光照下,这种偶氮化合物的极化强度随紫外光照时间增加而变化直至为零;当温度从150^oC 升高到 175^oC时,弯曲液晶的极化电流随温度线性降低,用Landau-de Gennes理论解释了这一现象。其极化情况随紫外光照和温度而变化的实验规律表明：在紫外光照下偶氮弯曲液晶发生了光致异构化、光裂解和热裂解作用。     

Preparation and Characterization of Polyimide Attached with Azo——dye Chromophore Side Chain

In order to improve the nonlinear optical property and stability of azo--dye chromophore, the nonlinear optical polyimide (NLOPI) attached with azo chromophore side chain is synthesized by diazo coupling reaction of 4-nitrobenzenediazonium tetrafloroborate. The designed chemical structure of production can be proved in the infrared spectrum and ultraviolet-visible absorption spectrum. The NLOPI exhibited UV--Vis absorption of the azobenzene chromophore in the vicinity of the wavelengths of 330 and 490 nm. The broad amorphous peak proved that the NLOPI was amorphous with a little periodical structure along the side chain. According to transmission electron microscope, the NLOPI film was homogeneous. NLOPI only displayed a decrease in mass of about 5% at the temperature of 400℃ through thermogravimetric analysis.     

偶氮染料光致异构过程的研究

组建了偶氮染料的光致变色测试系统．进而用该系统研究了甲基红(MR)溶液和MR／聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄膜的光致异构过程。结果表明：增大激发光的光强与延长激发时间对促进MR分子光致异构具有等效作用。而且MR分子的光致异构过程对周围的空间位阻有很强的依赖性;偶氮分子因光致异构引起的光致变色实质上有光致异构为主的快过程和偶氮分子沿激光偏振方向取向为主的慢过程,取向状态在偶氮染料掺杂聚合物薄膜中可以长时间地保持。     

偶氮染料掺杂薄膜光记录性能研究

利用旋涂法 (Spin Coating)制备了新的含氮原子的杂环偶氮染料掺杂高分子聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)薄膜。室温下测试了该偶氮染料在溶液和薄膜态的吸收光谱和薄膜态的反射光谱。研究了薄膜的光谱性质和短波长光记录性能。该薄膜在 4 0 0～ 550nm波长范围内具有强的吸收和反射光谱。短波长光盘静态测试结果表明 ,用低功率Ar 激光 (514 5nm)写入时 ,薄膜在写入前后的反射率变化较大。     

蓝光共轭聚合物:聚(2,5-二己氧基)苯的合成及表征

以三氯甲烷为溶剂，采用三氯化铁氧化偶联反应合成了一种可溶性对称烷氧基取代聚对苯衍生物：聚（2，5-二己氧基）苯（DHO-PPP）。该聚合物可以很容易地通过溶液方式成膜，聚合物的结构通过红外光谱、核磁共振氢谱得到了确认，发现其中含有45％的聚（2，5-二己氧基-1，3）苯成分。在紫外-可见吸收光谱上，聚合物的三氯甲烷溶液的最大吸收峰位于351nm，与无取代的聚对苯相比红移了50nm。在300nm激发光下，聚合物的氯仿溶液发出了423．8nm的蓝光，表明材料是一种良好的蓝光材料。热重分析表明聚合物具有非常优异的热稳定性，在300℃时的质量损失只有2％。差示扫描量热法分析表明聚合物的玻璃化转变温度为102．34℃。X射线衍射分析表明，DHO-PPP是一种具有部分微晶结构的材料。     

Phototunable Azobenzene Cholesteric Liquid Crystals with 2000 nm Range

Phototuning of more than 2000 nm is demonstrated in an azobenzene‐based cholesteric liquid crystal (azo‐CLC) consisting of a high‐helical‐twisting‐power, axially chiral bis(azo) molecule (QL76). Phototuning range and rate are compared as a function of chiral dopant concentration, light intensity, and thickness. CLCs composed of QL76 maintain the CLC phase regardless of intensity or duration of exposure. The time necessary for the complete restoration of the original spectral properties (position, bandwidth, baseline transmission, and reflectivity) of QL76‐based CLC is dramatically reduced from days to a few minutes by polymer stabilization of the CLC helix.     

一种基于光子晶体结构防红外辐射涂层的研究

为减少蒸气在管道传输中的能耗,针对蒸气所辐射的特征波长在4007.1～7765.7 nm的电磁波,选用常见的Si和SiO2为介质,并在考虑各自色散关系的基础上,设计了一种具有光子晶体结构的保温涂层.利用传输矩阵法计算表明:当两介质各取4层,其几何厚度分别取410.5 nm和972 nm时,在4450 ～ 7600 nm...     

Photoinduced Topographical Feature Development in Blueprinted Azobenzene‐Functionalized Liquid Crystalline Elastomers

All‐optical deformation and recovery of complex topographical features is demonstrated within elastic sheets composed of main‐chain type azobenzene‐functionalized liquid crystalline elastomers (azo‐LCEs). The azo‐LCEs are synthesized via an orthogonal, two‐step reaction between commercially available LC monomers and n‐butylamine. By employing surface alignment, the local orientation of the nematic director is spatially complex (“blueprinted”). Exposing the blueprinted LCE films to light as an actinic stimulus generates a photomechanical response which yields reversible shape changes between 2D and 3D shapes. The deformation of azo‐LCEs strongly depends on the azobenzene concentration as well as the network structure (i.e., crosslink density). Blueprinting complex director profiles within azo‐LCEs yield reconfigurable elastic sheets that can be addressed both remotely and selectively which may have benefit in a variety of applications in aerospace, medicine, and optics.