透過分子設計展現高倍頻轉換效率之非線性光學聚胺酯研究

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陳建宇(HASH(0x1adf9070))

指導教授 ： 薛敬和

國立清華大學/工學院/化學工程學系/碩士(2008年)

摘要

過去的文獻中利用維度的改變及發色團結構上的設計使具有場所隔離 (site-isolation) 效應，分別被證實能改善非線性光學性質。本研究取代原先carbazole結構，首先成功以2-(2,6-Dimethyl-pyran-4-y
lidene)-malononitrile為主原料，以簡易的合成步驟同時合成出一系列新穎具有二維Λ-shaped及一維具有場所隔離效應之非線性光學聚胺酯，能相互探討非線性光學高分子材料其維度差異與場所隔離 (site-isolation) 效應對非線性光學特性之影響。
非線性光學維度效應的研究上，證實二維結構能有效提升材料耐熱性與避免塑劑效應以獲得高玻璃轉移溫度Tg，其二維Λ-shaped非線性光學聚胺酯P2D之 Td與Tg分別為286、166.1℃。在非線性光學性質研究上其非線性光學轉換係數均較一維差。非線性光學穩定性P2D其T0為146℃及SH訊號經過200小時仍維持95%以上，證實維度效應具有較大旋轉體積，能有效提升材料非線性光學長時間穩定性。
非線性光學場所隔離效應的研究上，證實隨著隔離基尺寸的增大，具有較高Td值以達到提昇耐熱性。隔離基尺寸的增大進而使發色團分子運動支配高分子轉移行為，產生塑劑效應而表現較低Tg值。非線性光學性質的研究上，顯示具有苯環隔離基之一維場所隔離效應非線性光學聚胺酯PDB能有效抑制分子間作用力，獲得本研究所有材料最佳之非線性光學轉換係數，其d33 值為68.7 pm/V。然而非線性光學穩定性的檢測，顯示隔離基尺寸的增大其T0值亦隨之提升，證實剛硬隔離基結構與較大旋轉體積，能有效避免配向發色團在高分子基材中鬆弛行為，提升非線性光學動態穩定性。然時間穩定性的檢測與動態穩定性結果相符合，由具有苯環隔離基之PDB表現最佳時間穩定性，證實苯環隔離基能抑制分子間作用力以避免初期衰退情形，且由最適化苯環隔離基可有效降低發色團對高分子所產生的塑劑效應，避免後期高分子材料受熱擾動之影響，以獲得良好長時間穩定性。
本研究得到具有苯環隔離基表現最大非線性光學轉換係數，證實場所效應於最適化條件下能有效提升極化效率，獲得良好非線性光學轉換係數，然透過維度效應與最適化場所效應能大幅提升材料熱性質及非線性光學穩定性。

關鍵字

非線性光學

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參考文獻

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