设计以下三种方法制备优良成膜性的三阶非线性光学材料(1)利用ATRP方法聚合带有稀土配合物、大π共轭有机分子的功能性取代基的乙烯基类单体。聚合物提供成膜性,功能性取代基提供三阶非线性光学性质;(2)利用ATRP引发剂的可设计性合成端基具有配位能力的高分子配体,与稀土金属离子和有机共轭配体配位形成共配位物,高分子配体提供成膜性,形成的配合物具有三阶非线性光学性质;(3)利用优异三阶非线性光学性能的P-π共轭聚合物引入成膜性好的支链。同时研究这些体系产生三阶非线性光学性质的机制。利用ATRP的可控性、引发剂和功能性取代基的可设计性,考察聚合物的取向性对三阶非线性光学性能的影响;利用ATRP分子量的可控性,考察聚合度对三阶非线性光学性能的影响。通过研究,理论上能为设计、合成优异性能的三阶非线性光学材料提供依据;应用上能为制成符合光学器件要求的膜材料,使高速、大容量、高密度光学处理成为可能。
本项目利用ATRP技术的可控性及单体、引发剂的可设计性,设计并合成了数十种具有光学活性(三阶非线性光学和荧光)的引发剂和乙烯基类单体,利用ATRP聚合得到上百种具光学活性的功能聚合物,主链提供成膜性而侧链具功能性,解决了聚合物体系大的π-电子共轭程度与其溶解性的矛盾。本项目筛选出数十种成膜性好,三阶非线性光学性能优异的高分子材料,并对结构与性能之间的内在关系进行了探讨。筛选出数十种具有强荧光性质的均聚物和嵌段共聚物,更重要的是当含不同发光波长发色团的荧光单体进行嵌段时可以得到光谱可调节的聚合物膜材料,有望制备白光聚合物膜。本项目还合成了数种含配位基团的引发剂,通过ATRP聚合得到分子量较小,分子量分布窄的高分子配体,与金属离子或配合物等配位,得到的高分子配合物具有良好的三阶非线性光学性能和发光性能。本项目期间共发表论文(含已录用)41篇,其中SCI源期刊论文32 篇,国外期刊27篇,影响因子大于2.0的有11篇,申请发明专利12个,4个发明专利已授权。