碳纳米管复合材料全光开关特性研究

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1、笠鐾：主薹!堕笪星盒塑全窒聚(3一辛基)噻吩／碳纳米管复合材料全光开关特性的研究孙肖芬，郑建邦，廖威，姜冰一，郝娟(西北工业大学理学院，陕西省光信息技术重点实验室空间应用物理与化学教育部重点实验室，陕西西安710129)摘要：使用多次超声离心分散法将单壁碳纳米管此，共轭聚合物／碳纳米管复合材料体系被认为是有前(SwNTs)溶入聚(3一辛基)噻吩(P3OTH)溶液中制得途的光通信用超高速全光开关的材料体系之一l_5。一P3OTH／SWNTs复合液(溶剂为四氢呋喃)。研究了方面，聚合物／碳纳米管复合体系可以解决碳纳米管的该复合液在不同功率

2、及调制频率控制光(532nm)作用分散性和加工性的问题；另一方面，共轭聚合物与富勒下的全光开关特性。实验发现，在7mW、258HZ的控烯(包括碳纳米管)之间存在光致电子转移效应，光致制光调制下，该复合液较P3OTH单体溶液的全光开电子转移是一个超快过程，可以大幅度提高材料的非关调制深度提高了2倍；控制光功率为7mW时，复合线性光学效应以及响应时间_6]。液样品在25Hz的控制频率下调制深度可达849／6。在聚噻吩及其衍生物具有大的三阶非线性系数以及此基础上增加控制频率到432．5Hz，该样品的开关响快的非线性响应速度，同时具有良好的溶

3、解性能和成应时间达到1ms，并且可维持40以上的调制深度；在膜性能，是理想的分散介质的材料]。因此，选择了一140Hz时，将控制光功率降低，该复合液样品的调制深种具有良好溶解性以及大的三阶非线性响应的聚噻吩度增大，当控制光功率降低到3．6mW时，达到最大值衍生物作为分散介质，利用多次超声离心分散法制备62。结果表明样品具有良好的全光开关特性，具有了聚(3一辛基)噻吩(P3OTH)与碳纳米管(SwNTs)的潜在的研究及应用价值。P3OTH／SWNTs复合液(溶剂为四氢呋喃)，研究了该关键词：聚噻吩；碳纳米管；光致电子转移；全光开关样品在

4、不同功率及调制频率控制光作用下的全光开关中图分类号：TB34；O437文献标识码：A特性，并对其特性进行了分析。文章编号：1001—9731(2011)增刊V一0859—042实验1引言2．1复合材料的合成及表征长期以来，人们试图研制具有优良性能的全光开2．1．1合成所需试剂以及设备关，以满足全光通信、全光网络和全光计算机的需求，四氢呋喃，分析纯，购于国药集团化学试剂有限公而制造全光开关的核心是制备具有强的三阶非线性和司；碳纳米管(SwNTs)，购于深圳市纳米港有限公司，快的时间响应的非线性光学材料[1]。使用前在浓硝酸中回流2h；聚

5、(3-辛基)噻吩碳纳米管自发现以来，因其具有独特一维分子结(P3OTH)，实验室自主合成，合成过程见文献[11]。构和大兀共轭结构以及其优越的机械性能、电学性能、超声波细胞粉碎机，由宁波新芝科技研究所出品，光学性能而成为人们研究的热点_2。碳纳米管不仅可型号JY92-2D；低速离心机，由长沙平凡仪器仪表有限以改善复合材料的力学性能，而且可以通过复合将不公司出品，型号TD6；分子荧光光谱仪，由法国HORI—同材料的光学和电学性能协同优化，制备出理想的光BA—JOBINYVON公司出品，型号Fluromax-4；电子学、电学综合器件[3“

6、]。共轭聚合物具有丰富的兀电子扫描显微镜，由日本日立公司出品，型号TM一1000。共轭体系，兀电子的离域化使得分子易于极化，因此建2．1．2样品制备过程立电荷移动而形成电偶极极化所需的时间很短。将碳P3OTH／SwNTs复合液的制备过程如图1所示。纳米管掺人共轭聚合物中，会引起光电性能的改善，因swN图1P3OTH／SWNTs复合液的制备过程示意图Fig1PreparationprocessofP3OTH／SWNTshybrids分别称取2mg的SWNTs以及10mg的P3OTH，加入到45mL的四氢呋喃溶剂中，之后将混合溶液放*基金

7、项目：西北工业大学基础研究基金资助项目(JC2OO820)收到初稿日期：2011—03—31收到修改稿日期：2011—07—29通讯作者：郑建邦作者简介：孙肖芬(1987一)，女，山西运城人，在读硕士，师承郑建邦教授，从事有机光电材料及性能研究。860助材矸2011年增刊V(42)卷人超声波细胞粉碎机里超声粉碎3h。为了防止四氢普源精电科技有限公司出品，型号DS一5000；斩光器，呋喃溶剂因为升温而挥发，在超声过程中，试管底部要由南京鸿宾微弱信号检测有限公司出品，型号ND4。浸入冰水混合物中。震荡结束，将所获得的悬浮液标2．2．2实验

8、光路图设计记为SUS一1。接下来将SUS一1在低速离心机内离心法除样品全光开关特性测量的实验光路图如图2所去未溶解的SWNTs，将上层清液和沉淀分别标记为示，样品是由2mm×3cm×2cm的石英样品池所装载，sup一1和