[發(fā)明專利]一種柔性隔離基團修飾的有機二階非線性光學(xué)發(fā)色團及其制備方法和應(yīng)用

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• 申請日: 2017-07-24
• 公開（公告）號: CN109293643A
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 甄珍;陳璐;和延嶺;薄淑暉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所
• 主分類號: C07D409/06
• 分類號: C07D409/06;C07F7/18;C08K5/45;C08L69/00;G02F1/361
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 趙曉丹

本發(fā)明公開了一種柔性隔離基團修飾的有機二階非線性光學(xué)發(fā)色團，具有以下結(jié)構(gòu)：其中，R₁為C1～C20的烷基、C1～C10的羥烷基、被鹵素原子保護的C1～C10的羥烷基或被硅烷保護的C1～C10的羥烷基；R₂為甲基或三氟甲基；R₃為C1～C20的烷基或苯基。本發(fā)明的電子給體、共軛π電子橋和電子受體組合后既能很好增加分子間位阻，抑制發(fā)色團分子之間因偶極?偶極相互作用產(chǎn)生的堆積，提高分子內(nèi)電子傳輸能力，有效提高發(fā)色團分子的一階超極化率向材料宏觀電光系數(shù)的轉(zhuǎn)化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及有機二階非線性光學(xué)材料技術(shù)領(lǐng)域。更具體地，涉及一種柔性隔離基團修飾的有機二階非線性光學(xué)發(fā)色團及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著信息時代的快速發(fā)展，使得現(xiàn)階段對通信信息材料的要求越來越高。由于光電子技術(shù)能夠利用電光和光電轉(zhuǎn)換以及全光網(wǎng)絡(luò)可以大大提高通信效率，以滿足信息世界的建設(shè)和光纖到戶計劃需求，因此近幾十年來非線性光學(xué)材料一直吸引著人們的研究興趣，將其應(yīng)用于光通信、光電子學(xué)和光信息處理等實用領(lǐng)域。

集成光學(xué)系統(tǒng)具有體積小重量輕且更加體現(xiàn)了光子傳輸?shù)膬?yōu)勢，在光通信、光信息處理、光傳感技術(shù)、自動控制、電子對抗、光子對抗、光子計算機等高技術(shù)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。而集成光系統(tǒng)包括了波導(dǎo)光纖、光開關(guān)、光轉(zhuǎn)換器等重要器件，其中關(guān)鍵性的光轉(zhuǎn)換器由非線性光學(xué)(NLO)材料制造而成。

目前已經(jīng)商業(yè)化的二階非線性光學(xué)材料是以無機材料為主，但無機材料存在電光系數(shù)小，相應(yīng)時間長等缺陷，從而限制了其廣泛應(yīng)用。相比較無機材料，有機非線性光學(xué)材料具有超快響應(yīng)速度(亞皮秒甚至皮秒)、低介電常數(shù)、高光損傷閾值(GW/cm²量級)、可加工性能好、相對較大的非線性光學(xué)響應(yīng)(通常比無機晶體高1～2個數(shù)量級)及易加工處理等優(yōu)點，因此越來越受到人們的關(guān)注。為了達到實用化的要求，這些有機材料不僅要有大的非線性光學(xué)響應(yīng)，而且要同時滿足器件化對其透明性、穩(wěn)定性和可加工性等方面的要求。由于有機材料的非線性光學(xué)響應(yīng)取決于其中發(fā)色團分子的非線性光學(xué)特性，所以設(shè)計合成兼具大的電光系數(shù)(即微觀分子水平的一階分子超極化率(β)和宏觀材料的電光系數(shù)(r₃₃))以及良好的透明性，穩(wěn)定性能的二階非線性光學(xué)發(fā)色團分子長期以來一直是最具挑戰(zhàn)性課題之一。

雖然目前已有關(guān)于二階非線性光學(xué)發(fā)色團的相關(guān)工作，然而這些工作中的發(fā)色團具有很高非線性光學(xué)系數(shù)的并不多。目前已經(jīng)報道的這些發(fā)色團在聚合物中具有較大的分子之間的相互作用力，導(dǎo)致分子容易聚集，從而導(dǎo)致微觀一階分子超極化率(β)轉(zhuǎn)換為宏觀材料的電光系數(shù)(r₃₃)的效率偏低，電光系數(shù)較小，不能滿足器件化的要求。

因此，本發(fā)明提供了一種柔性隔離基團修飾的有機二階非線性光學(xué)發(fā)色團。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個目的在于提供一種柔性隔離基團修飾的有機二階非線性光學(xué)發(fā)色團。本發(fā)明中的柔性隔離基團修飾的有機二階非線性光學(xué)發(fā)色團位阻較大，不易堆積、溶解性好、穩(wěn)定性好，與聚合物摻雜之后成膜性好、易于極化、微觀一階超極化率向宏觀電光系數(shù)轉(zhuǎn)化效率高、易于器件化

本發(fā)明的另一個目的在于提供一種柔性隔離基團修飾的有機二階非線性光學(xué)發(fā)色團的制備方法。

為達到上述第一個目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種柔性隔離基團修飾的有機二階非線性光學(xué)發(fā)色團，具有如通式I所示的結(jié)構(gòu)：

其中，R₁為烷基、羥烷基、被鹵素原子保護的羥烷基或被硅烷保護的羥烷基；優(yōu)選地，R₁為烷基、羥烷基或被硅烷保護的羥烷基；

R₂為甲基或三氟甲基；

R₃為烷基或苯基。