[发明专利]具有双光子聚合引发特性的三苯胺－萘多枝分子

说明书

技术领域

本发明涉及一类三苯胺-萘多枝分子，具有强双光子吸收性质，对甲基丙烯酸类树脂具有优良的双光子聚合引发特性。

背景技术

双光子吸收是指在强光激发下，利用近两倍于样品的线性吸收波长的光源激发样品，使其通过一个虚中间态直接吸收两个光子跃迁至高能态的过程，其特征为介质对这种波长较长的光的吸收和色散均小，光波的穿透能力强，且由于跃迁几率与入射光强度的平方成正比，在激光束紧聚焦条件下，样品受激范围限制在λ³体积内，使得激发具有高度的空间选择性。双光子吸收材料的这些特性使其在双光子聚合微加工制作、高密度光存储、光子晶体、双光子荧光显微成像等领域具有诱人的应用价值。

双光子三维微加工制作是近年发展起来的一种新型光聚合技术。在双光子聚合体系中，采用穿透能力强的长波长激光引发双光子聚合反应，可以把聚合反应的尺寸限制在微米、亚微米甚至纳米量级，因而可在聚合体系内实现深层次的三维微加工。如光子晶体是一种对光波可调控的周期性微结构，具有调节光子运动状态的特性。目前双光子光聚合技术是制作光子晶体周期性微结构的最简便的方法。因此，双光子聚合反应微结制作技术已引起世界范围内的广泛关注。2001年，日本科学家Kawata等利用超短脉冲激光诱导光刻胶发生双光子聚合反应，利用波长为780nm的近红外飞秒脉冲激光雕刻出了一个血红细胞大小的公牛像(称为“纳米牛”)，其激光加工分辨率达到了120nm，突破了传统光学理论的衍射极限，实现了利用双光子加工技术制造亚微米精度的三维结构。“纳米牛”的出现引起了人们对双光子加工技术的极大关注，世界各国均广泛开展了相关研究工作。鉴于双光子聚合技术具有高精度、高密度三维加工特点，可望不久的将来在光子学器件、微机电系统等领域得到广泛的应用。

在双光子聚合技术中，要求引发光聚合的活性物种(通常称为光引发剂)能够同时吸收两个光子，从而产生活性物质(自由基或离子)引发聚合反应。目前，高效的双光子聚合引发剂尚无商业化产品，利用传统的紫外光引发剂(如Benzil)引发聚合树脂在三维微加工方面虽有报道，但由于引发剂分子的双光子吸收截面小，导致聚合系统的聚合效率低、光敏度低以及分辨率低。因此，有关高效双光子聚合引发剂的开发一直是该领域的热点之一。

发明内容

本发明目的是提供一类具有强双光子吸收性质、对甲基丙烯酸类树脂具有优良的双光子聚合引发特性的三苯胺-萘多枝分子。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种具有双光子聚合引发特性的三苯胺-萘多枝分子，是以三苯胺为电子给体(D)，分别在三苯胺的4，4’-位通过碳碳双键连接具有电子受体特性(A)的萘环，构成“Y—pn结”拓扑结构，以“Y—pn结”为连接中心，共轭连接取代基团形成的三苯胺-萘多枝分子，其结构通式为：

式中，R₁选自H、羧基、溴原子、溴代萘基、4-乙烯吡啶基、4-N，N-二苯氨基苯乙烯基中的一种；

R₂、R₃分别选自H、羧基、溴原子、4-乙烯吡啶基、4-N，N-二苯氨基苯乙烯基中的一种。

其中，“Y形—pn结”拓扑结构，具有很强的分子内电荷转移能力，以“Y—pn结”为连接中心，共轭连接不同的取代基形成大共轭体系的多枝分子，具有强双光子吸收特性。

上述技术方案中，当R₁为-溴代萘基、R₂和R₃同时为溴原子时，所述分子结构式为，

当一个取代基为H或羧基，另两个为通过碳碳双键连接三苯胺基时，分子结构式分别为，

当取代基为4-溴代萘或通过碳碳双键连接吡啶基团时，分子结构式分别为，

当取代基为4-溴代萘或通过双键连接三苯胺基团时，分子结构式分别为，

本发明的上述化合物分子的制备方法参见实施例中的说明。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列特性：

1.本发明以三苯胺基团与萘环连接构成“Y形-pn结”拓扑中心，再共轭连接不同的取代基形成大共轭体系的多枝分子，因而具有强双光子吸收。在800的飞秒钛宝石激光器(300mW，重复频率140Hz)激发下具有明显的双光子吸收能力；如实施例2化合物的双光子吸收截面达2312GM(见表1)；