双光子光聚合技术在信息的海量存储、微米级的精密立体加工以及生物和医疗领域有着巨大的潜在应用价值与重要的现实意义。该技术的核心部分是高效的光敏引发体系。本项目计划通过分子设计将具有很高光敏引发效率的香豆素酮类染料基团与具有较大双光子吸收截面的二苯乙烯类染料基团共价键接到一起,形成超分子体系,合成多系列能引发高效双光子光聚合反应的光敏染料;通过系统研究材料的结构与双光子吸收性能的关系,从中优选出最佳的染料分子应用于双光子光聚合体系;研究材料的三维光存储性能,同时用该材料体系实现微米级功能器件的微加工。
通过分子设计将(一个或多个)高效的香豆素酮或(和)苄叉环戊酮光敏基团与(一个或多个)具有大共轭骨架的苯乙烯基团共价键接到一起,合成了6个系列共23个新的双光子聚合用光敏染料,用飞秒掺钛蓝宝石激光系统和动态实时检测红外光谱仪研究了新染料的双光子吸收性质与光敏聚合效率,结果表明有6个新染料的双光子吸收截面达到1000 GM以上,同时其光敏聚合效率均与商用高效光敏染料相当甚至更高。将性能优异的染料筛选出来,与合适的单体,共引发剂及其它助剂相配合,研制出了高效的双光子聚合材料,实现了低功率单脉冲聚合,材料的曝光阈值达到1 TW/cm2,制备了亚微米级的三维微结构,加工精度达到200 nm以下,表明所研制材料在快速高密度光存储与三维微加工领域具有很好的实用前景。上述研究结果已申请中国发明专利1项,在J. Photochem. Photobiol. A: Chem, New J. Chem和Dyes and Pigments等杂志上发表文章10篇。