多层膜的制备和性质Me-上海有机化学研究所.PDFVIP

化学学报 ACIACHIMICASINICA 1996 ,54 , 1128~ 1l31 2- 硝基- 5 - (N- 甲基-N- 十八炕基)氨基苯甲酸 多层膜的制备和性质 方屹艾慧黄阅邵承农丁梅祷祷陶凤岗* (复旦大学化学系上海 200433) 王恭明 刘丽英 王文澄 (复旦大学物理系 上海 200433) 摘要 用 2 一硝基-5 一 (N 一甲基 N一十八烧基)氨基苯甲酸(NMOB)和花生酸制备了 200 层的 交替多层膜，测得其二次谐波信号强度与 NMOB层数的平方成正比论文着重讨论了 NMOB 的 Y 型膜和它与花生酸的交替膜中的取向，并对两者之间的不同作了初步的解释. 关键词 LB 膜，X一射线小角衍射，二次谐波(SHG) ， 2 一硝基 -5 一 (N 一甲基-N一 十八烧基)氨基苯甲酸 有机化合物的非线性光学性质正越来越为人们所重视[1] 利用Langmuir - Blodgett 技术 可以将具有非线性光学性质的 LB 膜材料制成排列有序、厚度确定的功能超薄膜，通过与微电 子技术相结合，可望制成非线性光波导，实现光电混合的信息处理.这方面的研究工作最近取 得了重要进展[2] 从器件研制的要求出发，LB 膜不仅要有较大的非线性极化率，还要有优秀的 光学质量和足够的厚度.近年来，人们在努力寻找性能优良的 LB 膜新材料以满足光学器件研 究的需要.2 一硝基-5 一 (N- 甲基-N一十八烧基)氨基苯甲酸(简写为 NMOB)是不久前推 出的一种 LB 膜新材料，它有出色的成膜性能[3] 本文用它制备了非中心对称的多层膜，研究 了它的二阶非线性光学性质，着重讨论 NMOB分子在 LB 膜中的取向. 1 结果和讨论 NMOB用 2 一硝基-5 一氯苯甲酸酶为原料，先与十八股反应，后经 N- 甲基化，水解制 得. Geddes 等对它的多层膜进衍了探人的研究，但未报道其非线性光学性质[3] 我们用它与花 生酸交替组装，先在玻璃基板上拉制数层花生酸，而后再交替转 移 NMOB 和花生酸，制得层厚达 200 层的非中心对称的多层膜. Me /, COOM 根据非线性光学理论，非线性材料的光学二次瞅产生 C H N--!( -叫 18 37 (SHG)强度与光和材料相互作用长度的平方成正比间，对于 LB 匕出 膜，则与膜层数的平方成正比.但大多数膜材料因其分子排列的有序性不高而明显偏离理论 1995-04 一 19 收到修改稿 1995-06-19 收到国家自然科学基金和国家教委博士点基金资助项目. 骨善现在上海交通大学工作. 化学学报 ACfA CHIMICA SINICA 1996 1129 值.图 1 为测得的 NMOB 和花生酸交替膜的 SHG信号强度与层数的对数关系.图中的 Ipp 和 Isp 表示基频光偏振和倍频光偏振的平行与垂直两种情况的倍频光强度.结果表明，它们之间 有很好的线性关系.其斜率分别为1.98 和1. 96. 即二次谐波信号强度与 NMOB 层数之间符 合理论要求的平方关系.说明该膜是相当有序的. X一射线小角衍射测试结果显示了多层膜有完 整的层状周期结构，小角衍射测得该多层膜的平均长 周期 d=5.55nm， 其中花生酸部分的厚度为 2. 87nm , 余下的 NMOB 单分子层厚度应为 2. 68nm. 我们同时 用衰减全反射方法(ATR)测量了 NMOB 膜的厚度， 结果为 2.6nm，两者基本一致.据文献[3J 提供的数