[发明专利]一种电子转移型光致变色晶体材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种电子转移型光致变色晶体材料及其制备方法和应用，以1‑(4‑氰基苄基)‑4,4‑联吡啶鎓盐为单端紫精配体，均苯三羧酸为强电子供体，制备得到电子转移型光致变色晶体材料[(CBbpy)Zn₃(TBC)₂(H₂O)]·NO₃。该晶体具有较大的二次倍频效应，同时还具有非常大非线性光学切换比，其切换比高达～25倍，是电子转移型开关材料的最高非线性光学可切换的比记录值(8倍)的三倍，因此本发明的电子转移型光致变色晶体材料可以作为非线性光学开关材料来应用。

技术领域

本发明涉及光学材料领域，特别是一种电子转移型光致变色晶体材料及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，分子开关受到广大科研工作者的广泛关注，主要是由于其在信息储存、光子器件和光电通讯等方面的潜在应用价值。二阶非线性光学(NLO)开关材料是一种非常重要的分子开关，NLO开关其实就是能够实现可逆NLO响应的分子材料。大部分NLO开关材料具有供受体桥连结构或结构转变特性，这会使得分子受到外界刺激(如光、电、磁和pH等)时其NLO性能发生改变，从而实现非线性光学的“开”和“关”两种状态。这两种状态可以化学和物理两种方法实现，化学方法如：离子交换和气体吸脱附，但这局限于具有可利用孔道的材料；物理方法如：光照和加热，这能够非常便捷地改变非线性光学性能，应用范围也更广。先前的大部分非线性光学开关的研究主要集中在液体材料，但其往往不稳定，而固态非线性开关材料恰恰能够克服结构不稳定和性能难调控等缺点，因此固态非线性光学开关材料逐渐成为人们研究的热点材料。

固体非线性开关种类包括纯无机材料、纯有机材料和有机无机杂化材料，种类比较齐全，但是数目还十分匮乏，光开关的切换比还比较低。其主要原因是材料的结构单元中必须含有强响应非线性活性基团，还需要在比较苛刻的条件完成结构的可逆转变，例如目前很多报道的非线性光学开关需要在不同温度下完成结构相变才能实现光切换，在结构相变过程中，可能会由于外界条件控制不够苛刻而导致材料框架的坍塌，这就极大地限制了此类非线性光学开关的应用前景。电子转移是一种改变材料极性的有效途径，可以通过微小的结构变化实现非线性光学性能的切换，因此，电子转移型材料将会是二阶非线性光学开关中的一颗耀眼的明星。

对于非线性光学(NLO)开关材料来说，SHG切换比度是衡量光开关材料的最重要的标准，人们也越来越关注倾向于设计出具有更高SHG切换对比的NLO晶体。目前报道的电子转移型材料的文献仅有三篇，郭国聪课题组合成了首例电子转移型非线性开关晶体[ZnBr₂(CEbpy)]·3H₂O(CEbpy＝N-羧基-乙基-4,4'-联吡啶)，二次倍频效应是KH₂PO₄(KDP)的0.8倍，非线性光学切换比为3.3倍；臧双全课题组接着报道了一例紫精功能化手性Eu-MOF也可作为多功能可切换材料，其二次倍频效应仅为KDP的6.1倍，非线性光学切换比为3.3倍；后来郭国聪课题组又报道了一种具有光和热驱动非线性光学开关材料Zn-MOF，其二次倍频效应是KDP的0.1倍，而非线性光学切换比却高达8倍。但是上述电子转移型材料的合成复杂，成本很高，材料结构不稳定，需要在比较苛刻的条件下才能实现非线性光学信号的切换，非线性光学可切换比不够高。

因此，设计合成出极具有高二次倍频效应又具有高非线性光学切换比的材料仍然具有十分大挑战性。

发明内容

本发明的目的是要解决现有技术中存在的不足，提供一种电子转移型光致变色晶体材料及其制备方法和应用。

为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

一种电子转移型光致变色晶体材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、合成1-(4-氰基苄基)-4,4-联吡啶鎓盐；