液體 / 空氣界面二倍頻現象的超快時間解析光譜研究

Ultrafast Time-Resolved Spectroscopic Studies of SHG at Liquid / Air Interface

黃敞(Huang, Cheng)

指導教授 ： 鄭博元

國立清華大學/理學院/化學系/碩士(2009年)

https://doi.org/10.6843/NTHU.2009.00019

摘要

表面二倍頻現象是二倍頻現象的特例，利用二倍頻現象只可發生在非中心對稱的材料中的特性，來偵測具有中心對稱的材料的表面或界面間的物質特性 。本論文的目的是藉由自行架設的表面二倍頻光學系統，觀測染料分子 Coumarin 481 (C481) 在空氣 / 水界面上的熱力學性質 (C481 在界面上的排列情形及吸附自由能 ΔGads)，及動力學性質 (C481 在界面上的 solvation time 及激發態生命期)。
從實驗的結果，在熱力學性質方面，我們可粗略地得知 C481 在界面上的排列情形，以及其表面吸附自由能，並與許多文獻值比較，結果指向 C481 是以 -CF3 及 -C=O 端深入水中，而 -N(C2H5)2 端是暴露在空氣中；在動力學性質方面，我們藉由本實驗室另一套光學系統 -- time-resolved fluorescence by optical Kerr gating (TRF-OKG) 測得 C481 在塊材水溶液中的瞬態光譜，並與表面二倍頻測得的瞬態光譜比較，可知由於 -N(C2H5)2 取代基暴露在空氣中，使得躍遷至 twisted intramolecular charge transfer (TICT) state 的 nonradiative decay process 難以進行，所以界面 C481 的生命期會比水溶液中的 C481 的生命期長，類似處在非極性溶劑的環境中。

關鍵字

二倍頻 ； 瞬態光譜 ； 表面 ； 界面 ； 張量 ； 誤差 ； SHG ； orientation ； isotherm ； transient spectra

參考文獻

“Introduction to Electrodynamics” by D. J. Griffith, Prentice Hall, 3rd edition.

“Nonlinear Optics” by R. W. Boyd, Elsevier, 2nd edition.

“Atom-Photon Interactions : Basic Processes and Applications” by C. Cohen-Tannoudji, J. Dupont-Roc and G. Grynberg, John Wiley and Sons.

“Quantum Chemistry” by I. N. Levine, Prentice Hall, 5th edition.

“Fundamentals of Photonics” by B. E. A. Saleh and M. C. Teich, Wiley-Interscience, 2nd edition.