有机杂环双光子荧光化合物的光物理特性

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1、中山大学博士学位论文有机杂环双光子荧光化合物的光物理特性姓名：黄振立申请学位级别：博士专业：光学指导教师：汪河洲2003.5.8中山大学博士学位论文摘要f【近年来，有机权光子吸收材料在双光子荧光显微与成像、三维光信息存储和光学微加工、频率上转换激射、光学限幅等领域显示出良好的应用前景。有机化合物、尤其是有机杂环化合物中的双光子吸收光物理过程研究成为光学、化学、材料、7学和生物学等学科的热门研究领域。卢o，本论文主要采用超快激光光谱研究手段，通过实验测量和量化计算，对系列A．兀．A’型短链有机杂环化合物、不同链长的苯并噻唑衍生物以及香

2、豆素衍生物的双光子吸收和双光子吸收诱导上转换荧光光物理特性进行了研究。主要工作与成果如下：(1)发展了一类具有高荧光量子产率和大双光子吸收截面的A．7c．A．型双光子诱导蓝光发射有机物，该类化合物可用于生物系统双光子荧光显微与成像中的生物细胞分子标记和减少生物体荧光显微与成像中的自荧光。(2)提出了一种设计有机双光子诱导蓝光发射材料的新型有效方法一杂原子替代法。实验测量和量化计算表明，杂原子替代对分子共轭链长度影响很小，有效地保证了分子的蓝光发射特性，同时又可以获得具有高量子产率和大双光子吸收截面的分子。(3)研究了有机分子链长和杂

3、环基团对分子的荧光量子产率和双光子吸收截面的影响，发现在长链分子中，杂环基团的影响减弱甚至消失，增长分子共轭链比改变端基拉电子能力更有利于增大分子双光子吸收截面；在短链有机分子中引入杂环基团，可以提高分子的荧光量子产率、增大双光子吸收截面。分析结论对高效双光子荧光有机物的设计合成有指导作用。(4)研究了一种新型香豆素类有机杂环化合物的光物理特性与分子结构之间的关系。研究发现，将3．羰基香豆素基与乙烯基连接作为基本共轭结构单元，对另一个端基进行结构改造，可以同时提高该类香豆素衍生物分子的荧光量子产率和双光子诱导荧光特性，获得良好的有机

4、双光子诱导上转换荧光发射分子。关键词：双光子吸收，有机杂环化台物，超快激光光谱，量化计算，结构一眭能关系中山大学博士学位论文Photophysicalcharacteristicofheterocycle··basedorganictwo··photonfluorescentmoleculesMajor：OpticsName：Zhen—IiHUANGSupervisor：ProfHe—zhouWANGAbstractOrganictwo—photonabsorption(TPA)materialsarebeingwidelyfocu

5、sedrecentlyduetotheirvariousapplicationsincludingtwo—photoninducedfluorescence(TP／F)microscopyandimaging，three—dimensionaldatastorageandfabricationofmicro-structures，frequencyup—convenedlasingandopticallimitingTheinvestigationonthenonlinearphotophysicalprocessesinorgan

6、icTPAmaterialshasthusbecomeamultidisciplinaryresearchfieldcovetingfromnonlinearoptics，chemistry,andmaterialtolifescienceOwingtotheirexcellent兀一deficientand兀一excessiveabilities，organicheterocyclicstructureshavealreadybeensuccessfullyemployedforthedesignofefficientpush—p

7、ullderivativesforTPAopticalmaterialswithhighquantumyieldandlargeTPAcross—section．ThephotophysicalcharacteristicoforganicheterocyclicmoleculesaDpearstobeallactiveargaofTPAresearch．Inthisthesis，basingonexperimentalmeasurementsandquantum—chemicalcomputations．theTP口andTPAc

8、haracteristicsofaseriesoforganicheterocyclicmoleculeswithtypicalA-7c-A’structureandshortconjugationlength，benzothiazo