半屈曲性・高TgポリマーのLB法による分子配向制御と非線形光学効果

LB 法半柔性高 Tg 聚合物的分子取向控制和非线性光学效应

基本信息

批准号：
09222204
负责人：
重原淳孝
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Tokyo University of Agriculture and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09222204/
关键词：
ポリフマレート LB膜非線形光学第2次高調波発生

项目摘要

平成9年度においては、1.前年度で用いたpoly[isopropyl(p-nitrophenylcarbamoyl-oxy)neopentyl fumarate]よりも側鎖非線形単位の自由回転度を低下させたLB膜形成可能な高分子の合成、そのLB膜の非線形特性評価、及び、2.両親媒性C_<60>誘導体の合成とそのLB膜の非線形特性評価を実施した。1.新規なフマレートモノマー、hydroxyisopropyl isopropyl fumarate(HiPF)、dihydroxyisopropyl fumarate(DHiPF)を合成、重合し、p-nitrophenylisocyanateと反応させて相当する非線形活性側鎖を有する高分子、Poly[isopropyl p-(nitrophenyl)carbamoyloxyisopropyl fumarate](PNHiPF)およびpoly[di{p-(nitrophenyl)carbamoyloxyloxyisopropyl}fumarate](PNDHiPF)を作成した。いずれのポリマーも純水副相上で安定な単分子膜を形成する。これらをLB-X膜あるいはスピンコート膜(コロナポーリング処理)とし、非線形光学特性を評価した。残念ながらいずれも非線形光学定数は1pm/V以下であり、側鎖の接続分子団であるカルバモイル基同士のランダムな水素結合が、親水-疎水規制力や外部電場に打ち勝つほど強いことが分かった。従って、カルバモイル基による接続ではなく、エステルなどの非水素結合性分子団に変更する必要がある。2.水平付着法によりLB-Z膜を作成し、非線形光学特性を評価した。副相に純水を用いると限界占有面積が小さく、分子配向の乱れた膜となり、非線形光学効果は観測されない。しかし、副相に1N-KCl水溶液を用いると分子配向の揃った良質のLB膜が得られ、約25pm/Vの大きな非線形光学効果が観測された。これは、C_<60>誘導体の二次非線形性としては従来報告の中で最も大きな効果である。

1997年，我们重点研究了以下内容： 1. 合成能够形成LB膜的聚合物，其侧链非线性单元的自由旋转度比所使用的聚[异丙基(对硝基苯基氨基甲酰氧基)新戊基富马酸酯]低去年；我们对LB膜的非线性特性进行了评价，2.两亲性C_<60>衍生物的合成以及LB膜的非线性特性的评价。 1. 合成、聚合新型富马酸酯单体富马酸羟基异丙酯（HiPF）和富马酸二羟基异丙酯（DHiPF），并与对硝基苯基异氰酸酯反应生成具有相应非线性活性侧链的聚合物，聚[异丙基对（硝基苯基）氨基甲酰氧基异丙基]富马酸酯](PNHiPF)和聚[二{对-(硝基苯基)氨基甲酰氧基异丙基}富马酸酯](PNHiPF)。两种聚合物在纯水亚相上形成稳定的单分子层。将它们制成LB-X膜或旋涂膜（电晕极化处理），并评价它们的非线性光学特性。不幸的是，在所有情况下，非线性光学常数都小于 1 pm/V，并且发现氨基甲酰基（侧链中的连接分子基团）之间的随机氢键足够强大，足以克服亲水性疏水调节力和外部电场。因此，需要改为酯等非氢键分子基团，而不是与氨基甲酰基连接。 2.采用水平沉积法制备LB-Z薄膜并评价其非线性光学性能。当使用纯水作为亚相时，临界占据面积较小，导致薄膜分子取向无序，并且没有观察到非线性光学效应。然而，当使用1N-KCl水溶液作为底相时，获得了分子取向均匀的高质量LB薄膜，并观察到约25 pm/V的大非线性光学效应。这是迄今为止报道的C_<60>导数二阶非线性的最大效应。