[发明专利]一种低聚合度非线性化学材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低聚合度非线性化学材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一、以原料质量份数计，取0.1‑20份含有可发生点击化学反应三键的第二类点击化学试剂、0‑40份第一种第一类点击化学试剂、0‑40份第二种第一类点击化学试剂以及50‑100份溶剂混合；其中，第一种第一类点击化学试剂和第二一类点击化学试剂不同时为0；步骤二、将步骤一制备的混合溶液采用微波辐照和紫外辐照协同处理0.5‑6h，即得到低聚合度非线性化学材料；制备出光学非线性系数大、非线性响应时间短、介电常数比较小、光损伤阈值高、易于加工且成本低。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，涉及大共轭的苯环为中心的对称分子的光物理性能，具体涉及一种低聚合度非线性化学材料及其制备方法。

背景技术

自1961年问世后，非线性光学作为一门新兴现代光学越来越受到广大科学工作者的青睐。作为非线性光学的基础，对于光学非线性材料的研究也愈来愈被重视。寻找和发现好的光学非线性材料已经成为了非线性光学研究领域的重中之重。对于光学非线性材料的研究最早开始于无机晶体材料，如Sio,(石英)晶体、KDP(磷酸二氢钾)晶体、LiNbO；(铌酸锂)、BBO(偏硼酸钡)等；之后，半导体材料逐渐成为研究的重点,一系列的半导体材料被发现具有很大光学非线性现象，比如CdSe(硒化镉)、GaN(氮化镓)、InSb(锑化铟)、ZnS(硫化锌)等。这两类材料都具有比较好的光学非线性，因此已经都有了广泛的应用，但这两者依然有一定的不足之处；无机晶体材料很难兼顾较大光学非线性参数与快速的响应时间；而半导体材料通常成本比较高，且晶体质量一般，不易加工，此外半导体材料适用于红外波段，在可见光波段有一定的局限性，并且光损伤阈值一般比较低。

有机非线性光学材料具有非线性系数高、响应速度快、易加工、结构可设计等优点，表现出无机材料所不能及的非线性性能。共轭有机分子结构中含有共轭π键，存在着π电子转移直接影响化合物的三阶非线性系数。通过调节有机分子结构，获得优异的非线性光学性能已经成为非线性光学与材料领域的一大研究热点。然而，目前的共轭非线性光学材料具有制造复杂和化学稳定性不够等缺点。通过简单有效的途径开发新型非线性光学分子仍然是十分有必要的。

点击化学是美国诺贝尔化学奖得主Sharpless首先提出的概念，指的是通过稳定高效率而又富含自由选择性的化学反应来实现碳-杂原子的连接，从而实现快速合成并产生大量新的化合物的一种先进并且强而有效的合成方法，点击化学反应快速、高效、反应条件温和、立体选择性好、产物纯度高并易于分离，在激光防护材料的制备上具有很大的应用潜力。

自从有机非线性光学的研究开展以来，研究人员不断的探索寻我非线性光学系数大的有机材料，经过大量的研究总结，发现大部分有机物的非线性光学系数随着共轭体系长度的增长而增大，但是透明性却随之降低，这给有机材料应用干实际带来很大的困难。因此研究人员由研究初期的一味追求合成大的非线性光学系数的有机物的阶段逐渐转变为寻找综合性能优异的有机非线性光学材料的阶段。人们开始通过分子设计与修饰来优化有机非线性光学材料的综合性能优化，通过对材料结构的修饰可以改善材料各方面的性能如:光学性能、化学与物理性质等，这种方法是探索开发出新型的综合性能优异的有机非线性光学材料的有效途径。

对有机三阶非线性光学材料而言，具有分子内电荷迁移系统的大π电子共轭结松是基本的结构特征，这也是有机染料分子的基本特征。在强激光的作用下，分子的几何弛豫起源于激发态π电子密度的瞬间变化即波函数的较大修正，整个分子激发态π电子的变化是引起非线性光学极化的关键。有机染料分子通常具有较大的π电子共轭体系,电子离域作用和电子的非简谐效应显著，光致激发容易使分子内的跃迁偶极矩增大从而呈现出较明显的三阶非线性光学效应。因此,运用有机发色体的结构模型,可以设计出具有较强光电耦合特征的三阶非线性光学材料。