探究具有扭曲分子内电荷转移特性的芳香环类化合物的双光子吸收性质:从结构到应用.docxVIP

探究具有扭曲分子内电荷转移特性的芳香环类化合物的双光子吸收性质:从结构到应用.docx

  1. 1、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。。
  2. 2、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载
  3. 3、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
  4. 4、该文档为VIP文档,如果想要下载,成为VIP会员后,下载免费。
  5. 5、成为VIP后,下载本文档将扣除1次下载权益。下载后,不支持退款、换文档。如有疑问请联系我们
  6. 6、成为VIP后,您将拥有八大权益,权益包括:VIP文档下载权益、阅读免打扰、文档格式转换、高级专利检索、专属身份标志、高级客服、多端互通、版权登记。
  7. 7、VIP文档为合作方或网友上传,每下载1次, 网站将根据用户上传文档的质量评分、类型等,对文档贡献者给予高额补贴、流量扶持。如果你也想贡献VIP文档。上传文档
查看更多

探究具有扭曲分子内电荷转移特性的芳香环类化合物的双光子吸收性质:从结构到应用

一、引言

1.1研究背景与意义

在现代科学技术的快速发展进程中,非线性光学材料的研究占据着举足轻重的地位,其在众多领域展现出了巨大的应用潜力。具有扭曲分子内电荷转移(TICT)特性的芳香环类化合物,作为一类独特的非线性光学材料,近年来吸引了科研人员的广泛关注。

分子内电荷转移(ICT)是指分子在光激发下,电子从供体基团向受体基团转移的过程。当这种电荷转移伴随着分子构型的扭曲时,就形成了TICT态。这种特殊的态赋予了芳香环类化合物独特的光物理和光化学性质。例如,在一些TICT化合物中,由于激发态分子构型的扭曲,使得分子的荧光发射光谱呈现出明显的红移现象,这一特性在荧光传感领域具有重要的应用价值。

双光子吸收(Two-PhotonAbsorption,2PA)是在强激光作用下光与物质相互作用引起的三阶非线性光学现象,具体涉及物质同时吸收相同或者不同频率的两个光子从低能态跃迁至高能态的过程。2PA现象由物理学家G?ppert-Mayer于1931年理论预测,直到高能量激光器出现后的1961年才由Kaiser等首次实验证实。具有TICT特性的芳香环类化合物在双光子吸收性质方面表现出诸多优势,使其在多个前沿领域具有重要的潜在应用价值。

在生物成像领域,传统的单光子成像技术由于激发光能量较高,容易对生物组织造成损伤,且成像深度有限。而基于双光子吸收的成像技术,利用长波长的激发光,能够有效减少光损伤,提高成像深度和分辨率。具有TICT特性的芳香环类化合物因其较大的双光子吸收截面,可作为理想的双光子荧光探针,用于生物分子的标记和成像,有助于深入研究生物分子的结构和功能。在光动力学治疗中,这类化合物可在双光子激发下产生单线态氧等活性氧物种,实现对肿瘤细胞的高效杀伤,为癌症治疗提供了新的策略。

从材料科学的角度来看,研究具有TICT特性的芳香环类化合物的双光子吸收性质,有助于开发新型的非线性光学材料。通过对分子结构的合理设计和调控,可以优化化合物的双光子吸收性能,提高其在光电器件中的应用性能。例如,在光存储领域,基于双光子吸收的三维光存储技术具有存储密度高、数据传输速率快等优点,这类化合物有望作为光存储材料,推动光存储技术的发展。在光限幅领域,具有大双光子吸收截面的化合物可用于制备光限幅器件,保护光学元件免受强光损伤。

对具有TICT特性的芳香环类化合物的双光子吸收性质进行深入研究,不仅有助于揭示分子结构与性能之间的内在关系,丰富和发展非线性光学理论,还能为其在生物医学、材料科学等领域的实际应用提供坚实的理论基础和技术支持,具有重要的科学意义和实际应用价值。

1.2国内外研究现状

近年来,国内外科研人员针对具有TICT特性的芳香环类化合物的双光子吸收性质开展了广泛而深入的研究,取得了一系列重要成果。

在分子设计与合成方面,研究者们通过巧妙的分子结构设计,成功合成了众多具有独特性能的化合物。如通过在共轭链的两端对称或不对称地接上供电子基团或受电子基团,形成D-π-D、A-π-A或D-π-A型的分子结构,有效地增强了分子的双光子响应强度。大连化物所张涛院士、张波副研究员等使用钒基配合物催化以木质素β-O-4分子为起点与3-烯基吲哚进行的苯并氮化反应,成功获得了多种官能化咔唑,收率高达92%,这些咔唑产物具有扭曲分子内电荷转移特性。

在双光子吸收性质的实验研究方面,科学家们利用各种先进的实验技术,对化合物的双光子吸收截面、荧光量子产率等关键参数进行了精确测量。研究发现,分子的结构、取代基的种类和位置等因素对双光子吸收性质有着显著影响。具有刚性共轭结构和较大共轭体系的分子往往具有较大的双光子吸收截面。同时,溶剂的极性、温度等外部条件也会对双光子吸收性质产生影响。

在理论研究方面,量子化学计算方法被广泛应用于研究化合物的电子结构、电荷转移过程以及双光子吸收机理。通过计算,研究者们能够深入了解分子内电荷转移的机制,预测分子的双光子吸收性能,为分子设计提供理论指导。如利用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)等方法,对分子的基态和激发态结构进行优化,计算分子的轨道能级、电荷分布等参数,从而揭示双光子吸收过程中的电子跃迁机制。

当前研究仍存在一些不足之处。一方面,虽然已经合成了大量的具有TICT特性的芳香环类化合物,但对其结构与性能之间的关系尚未完全明确,缺乏系统的理论模型来准确预测分子的双光子吸收性质。另一方面,在实际应用中,这些化合物的稳定性、溶解性等问题仍有待进一步解决,以提高其在器件中的性能和使用寿命。在多光子过程的研究中,如何进一步提高双光子吸收

您可能关注的文档

文档评论(0)

chilejiupang + 关注
实名认证
文档贡献者

该用户很懒,什么也没介绍

1亿VIP精品文档

相关文档