[发明专利]一种超分子双偶氮苯复合物及其制备方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种超分子双偶氮苯复合物及其制备方法，可用作双光子光存储介质，属于超分子复合物的技术领域。

二、背景技术

双光子光存储是指双光子激发下，偶氮苯生色团吸收光子进行多次反复的trans-cis-trans异构化直至垂直于入射光偏振方向排列，其结果是大量的偶氮苯垂直于入射光偏振方向取向，产生了双折射(Birefringence)，即光学各向异性(Opticalanisotropy)。与通常的单光子吸收(One-photonabsorption,1PA)相比，双光子吸收有两个突出的特点：(1)双光子吸收是长波吸收短波发射的过程，激发光(通常采用红外或者近红外激光)对介质穿透力高，可有效地减少介质对激发光吸收和散射损耗；(2)双光子吸收与入射光强的平方成正比，双光子吸收过程被紧紧局限在焦点处λ³(λ是入射光波长)量级的体积范围内，因而双光子吸收具有极其优越的空间分辨率和空间选择性。

将光响应的分子引入到超分子体系中能够得到光调制的超分子复合物。超分子偶氮苯体系的研究是处于聚合物科学-超分子科学-光子学之间的一个交叉领域。和传统的偶氮苯聚合物体系相比较，超分子偶氮苯聚合物有以下一些优点：1、和小分子偶氮苯染料掺杂聚合物体系相比，超分子相互作用能增加了客体分子和聚合物基质的相互作用，防止了高浓度条件下偶氮苯基团的聚集，提高了材料的光学性能和稳定性；2、与化学合成的偶氮苯聚合物相比，超分子偶氮苯聚合物能够避免繁琐的化学合成而且能够非常容易的改变所使用的偶氮苯衍生物的种类；3、另外，在超分子偶氮苯体系中，客体分子还能够被选择性的从超分子结构中分离。

双偶氮苯化合物，即三个苯环之间含有两个交替的偶氮键，由于分子具有较高的长径比，因此表现出比一般的偶氮苯化合物更好的光响应性能及更高的光致双折射。然而，正由于体系中大共轭基团的存在，导致了传统的双偶氮苯聚合物体系较差的溶解性和成膜性。

三、发明内容

本发明旨在提供一种超分子双偶氮苯复合物及其制备方法，首先制备得到了双偶氮苯小分子——4-羟基-4′-(4-硝基苯基偶氮)偶氮苯(BisAzo)，之后将双偶氮苯小分子氢键自组装到聚乙烯基吡啶(P4VP)的侧链上，并改变双偶氮苯生色团的加入比例，得到了一系列不同络合程度的超分子双偶氮苯复合物。

本发明用末端带-OH的双偶氮苯小分子作为氢键给体、聚四乙烯基吡啶作为氢键受体，利用氢键自组装的方法得到了光响应的超分子偶氮苯体系。这种超分子双偶氮苯复合物在较高浓度偶氮苯生色团含量的条件下，仍然没有出现聚集现象，且具有较好的溶解性及成膜性。作为一种新的双光子光存储介质，它有着广泛地应用前景。

本发明利用双光子光存储装置在超分子双偶氮苯复合物薄膜上成功刻写图案，发现随着双偶氮苯小分子加入比例的增加，存储效果具有更高的信号对比度，存储图案更加清晰。

本发明超分子双偶氮苯复合物的结构表示如下：

其中n＝157。

本发明超分子双偶氮苯复合物的制备是以聚四乙烯基吡啶作为氢键受体，4-羟基-4’-(4-硝基苯基偶氮)偶氮苯(Bisazo)作为氢键给体，通过氢键自组装得到的，具体过程如下：

分别将P4VP和Bisazo溶于四氢呋喃(THF)中配制得到浓度为0.25mol/L的P4VP溶液和浓度为0.25mol/L的Bisazo溶液，并分别超声分散均匀；将P4VP溶液和Bisazo溶液按4:1-4的体积比混合，混合后继续搅拌24h，随后放置于通风橱中使溶剂挥发，真空干燥除去残留溶剂，得到超分子双偶氮苯复合物，简记为P4VP/(BisAzo)x，x＝0.25-1.0。

本发明选择超分子双偶氮苯复合物用作双光子光存储介质时，采用线性偏振的钛：蓝宝石激光作为写入光聚焦到双光子光存储介质层写入数据；写入的数据可以通过将擦除光(为钛：蓝宝石激光)调成圆偏光或者将其偏振方向改变至垂直于写入光偏振方向扫描存储区域而擦除。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

本发明用超分子自组装的方法制备了良好的超分子双偶氮苯聚合物体系，体系在双偶氮苯生色团含量较高时(n_P4VP:n_BisAzo＝1.0)，聚合物仍具有良好的稳定性、溶解性及光响应性能。

四、附图说明

图1是4-羟基-4’-(4-硝基苯基偶氮)偶氮苯的¹HNMR图谱。

图2是聚四乙烯基吡啶的¹HNMR图谱。