[发明专利]一种利用Cu(I)催化制备的有机二阶非线性光学双发色团及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种利用Cu(I)催化的click反应制备的有机二阶非线性光学双发色团，具有如式(1)所示结构：其中：R₁为氢、氟、氯、溴、碘、羟基、烷基或烷氧基；R₂为烷基链、酰基或烷氧基；R₃为烷基链或酰基；R₄为具有如式(2)～(7)所示的D‑π‑A结构：的发色团：其中：X代表D‑π‑A结构的发色团与双发色团连接的位置；R₅为烷基链；R₆为甲基或三氟甲基；R₇为烷基、苯基、取代苯基、取代噻吩基或羟烷基；R₈为氢、烷基、烷氧基、烷硫基、羟烷基或被硅烷保护的羟烷基；R₉为氢、烷基、烷氧基、烷硫基、羟烷基或被硅烷保护的羟烷基；R₁₀为烷基、羟烷基或被硅烷保护的羟烷基。

技术领域

本发明涉及有机二阶非线性光学材料技术领域。更具体地，涉及一种利用Cu(I)催化的click反应制备的有机二阶非线性光学双发色团及其制备方法和应用。

背景技术

随着信息时代的快速发展，使得现阶段对通信信息材料的要求越来越高。由于光电子技术能够利用电光和光电转换以及全光网络可以大大提高通信效率，以满足信息世界的建设和光纤到户计划需求，因此近几十年来非线性光学材料一直吸引着人们的研究兴趣，将其应用于光通信、光电子学和光信息处理等实用领域。

集成光学系统具有体积小重量轻且更加体现了光子传输的优势，在光通信、光信息处理、光传感技术、自动控制、电子对抗、光子对抗、光子计算机等高技术领域有着广泛的应用。而集成光系统包括了波导光纤、光开关、光转换器等重要器件，其中关键性的光转换器由非线性光学(NLO)材料制造而成。

目前已经商业化的二阶非线性光学材料是以无机材料为主，但无机材料存在电光系数小，相应时间长等缺陷，从而限制了其广泛应用。相比较无机材料，有机非线性光学材料具有超快响应速度(亚皮秒甚至皮秒)、低介电常数、高光损伤阈值(GW/cm²量级)、可加工性能好、相对较大的非线性光学响应(通常比无机晶体高1～2个数量级)及易加工处理等优点，越来越受到人们的关注。

为了达到实用化的要求，这些材料不仅要有大的非线性光学响应，而且要同时满足器件化对其透明性、稳定性和可加工性等方面的要求。由于有机材料的非线性光学响应取决于其中发色团分子的非线性光学特性，所以设计合成兼具大的电光系数(即微观分子水平的一阶分子超极化率(β)和宏观材料的电光系数(r33))以及良好的透明性，稳定性能的二阶非线性光学发色团分子长期以来一直是最具挑战性课题之一。然而目前已报道的关于二阶非线性光学发色团在聚合物中具有较大的分子之间的相互作用力，导致分子容易聚集，从而导致微观一阶分子超极化率(β)转换为宏观材料的电光系数(r33)的效率偏低，电光系数较小，不能满足器件化的要求。

因此，本发明提供了一种以以苯环或取代苯作为核心集团，以click反应生成的三氮唑结构作为连接接团与隔离集团，以各种常见的单发色团作为分枝的有机二阶非线性光学双发色团。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种利用Cu(I)催化的click反应制备的有机二阶非线性光学双发色团。本发明所使用的双发色团体系很好地抑制了发色团分子之间偶极-偶极相互作用，减少了由于偶极-偶极相互作用产生的分子堆积，从而提高发色团一阶超极化率β向材料的宏观电光系数r₃₃值的转化效率。

本发明的另一个目的在于提供一种利用Cu(I)催化的click反应制备的有机二阶非线性光学双发色团的制备方法。

本发明的第三个目的在于提供一种利用Cu(I)催化的click反应制备的有机二阶非线性光学双发色团的应用。本发明中的有机二阶非线性光学双发色团能够自成膜，或则与聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯掺杂，用于制备极化聚合物薄膜，能够应用于光信号调制领域中。