有機非線性光學材料的微納米結構製備和性能研究

《有機非線性光學材料的微納米結構製備和性能研究》是依託北京科技大學，由楊洲擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：有機非線性光學材料的微納米結構製備和性能研究
• 依託單位：北京科技大學
• 項目負責人：楊洲
• 項目類別：面上項目

項目摘要

微型化已成為當前光電子器件重要的發展方向。具有大的非線性光學效應的有機微納米結構在光波導、化學感測器和有機雷射等器件的製造方面具有廣闊的套用前景，是近年來光電子技術和器件的研究熱點之一。本項目將以具有優良非線性光學性能的有機吡啶鹽和D-π-A型共軛盤狀有機分子為基礎，通過引入氫鍵、手性、液晶性等方法來設計合成有利於構築微納結構的分子結構單元。進而運用超分子自組裝技術，藉助分子間、分子與基底間的相互作用，獲取具有特殊尺寸和特定形貌的有機微納米結構。通過螢光發射、二次諧波產生、Z掃描技術等手段研究有機分子和微納米結構的光電性質。篩選性能優良的非線性光學材料，探索構築二維乃至三維有序體系的實驗條件和方法，製備有序化陣列乃至圖案化的微納米結構並製作光波導等微型光電子器件。在實驗工作的基礎上，深入研究分子設計、結構設計與材料性能之間的關係，為探索有機非線性光學材料新的套用提供理論和實驗支持。

結題摘要

具有大的非線性光學效應的有機微納米結構在光通訊、化學感測器和有機雷射等領域具有廣闊的套用前景，是近年來光電子技術和器件的研究熱點之一。本項目設計合成了一系列含氮雜環有機鹽和以卟啉為盤核的共軛盤狀有機分子，通過引入不同的給受體結構，設計合成有利於藉助氫鍵、手性、液晶性等結構特點構築微納結構的分子結構單元。在合成的有機分子基礎上，運用超分子自組裝技術，藉助分子間以及分子與基底間的相互作用，成功製備了一系列具有特殊尺寸、特定形貌和優良光電性能的有機微納米結構。接下來，以非線性光學材料構築的有機微納結構為基礎，製備和構建了有機單晶、光限幅器件、光電探測器、有機太陽能電池、衍射光柵、電子紙以及表面增強拉曼標記物等多種微型光電器件，並在套用領域進行了多方面的探索。取得的主要成果包括：製備了表面增強拉曼檢測的金屬基底，將其與非線性分子組合起來構築了高效的表面增強拉曼檢測標記物；將合成的卟啉分子製備成納米粒子用於癌症的光動力治療並取得了良好的效果；通過改變主鏈結構（構建單元）和側鏈結構（烷基側鏈），有效地調節了給受體型共軛聚合物的遷移率、光譜吸收和給受體材料的共混度，成功地製作成全聚合物的光電探測器；進行了基於光子晶體的多類型光電子器件的製備和性能研究；採用合成的光回響性手性螺烯化合物實現了對液晶光學性能的調控；另外通過光聚合在藍相液晶體系中形成有特定形狀的高分子網路，實現了磁寫入液晶型電子紙的初步模型。在上述工作的基礎上系統研究了分子結構、微納米結構與光電性能之間的內在關聯和相互關係。本工作為開拓有機非線性光學材料新的套用領域進行了多方面的探索，所取得的成果對此類材料在微納結構和微型器件製備方面的研究具有良好的借鑑意義。