有機色素LB膜の光励起を用いる二次非線形光学効果の増強

利用有机染料LB薄膜的光激发增强二阶非线性光学效应

基本信息

批准号：
06750048
负责人：
坂口浩司
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Shizuoka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06750048/
关键词：
非線形光学第二高調波超高速現象

项目摘要

非線形光学効果はある種の物質の光に対する電子応答が非線形になる(光強度に対してしきい値を持つ)現象であり、光の周波数変換や光メモリーなどの現象が可能となることから将来の光情報処理の基本原理として期待されている。本研究では、分子オーダーの超微細化が可能な有機物をレーザー光で励起するとフェムト(千兆分の一)秒の超高速時間内で分子の双極子モーメント、分極率、光吸収などの物理化学的性質が大きく変化することを利用して、非線形光学材料をレーザー光で励起することにより非線形光学能を増強・制御できる新しい現象・材料を開発することを目的とした。今年度は、二次非線形光学効果を示す新規物質系の構築とレーザー光励起による二次非線形光学効果に及ぼす影響について検討した。ルテニウム錯体で構成したジアルキルアンモニウム塩との交互LB膜から二次非線形光学効果である光第二高調波発生(SHG)を観測し、SHG強度が可逆的にスイッチング(変調)できることを初めて実現した。サブピコ秒色素レーザーを用いた時間分解光第二高調波測定法を開発し、LB膜を紫外光パルスで励起することによりこの光励起スイッチング現象が2ピコ(一兆分の一)秒以下で応答することを明らかにした。また、この光第二高調波強度変化が励起状態の生成によるものであることを時間分解蛍光法との対比により明らかにした。次に、電子受容性スチリルピリジニウム化合物とテトラフェニルボレートが形成する分子間電荷移動錯体が強い光第二高調波を発生すること、及び定常照射により光第二高調波強度が減少することを明らかにした。また、この分子間電荷移動錯体の単結晶X線結晶構造解析により二次非線形光学効果と結晶構造との因果関係を明らかにした。

非线性光学效应是某些材料对光的电子响应变得非线性（对光强度有阈值）的现象，并且在未来将成为可能，因为它将实现光的频率转换和光学记忆等现象预计将成为光学信息处理的基本原理。在这项研究中，我们将通过激发在分子级上超细的有机物质，在飞秒（千万亿）秒的超快时间内研究分子的偶极矩、极化率和光吸收等物理化学。这项研究的目的是开发新的现象和材料，通过用激光激发非线性光学材料，利用光学特性的巨大变化来增强和控制非线性光学性能。今年，我们构建了一种表现出二阶非线性光学效应的新材料体系，并研究了激光激发对二阶非线性光学效应的影响。我们从具有钌络合物组成的二烷基铵盐的交替LB膜中观察到了光学二次谐波产生（SHG），这是一种二阶非线性光学效应，并首次实现了SHG强度可以可逆地切换（调制）。我们开发了一种使用亚皮秒染料激光器的时间分辨光学二次谐波测量方法，并通过用紫外光脉冲激发LB薄膜，这种光激发切换现象在不到2皮秒（万亿分之一秒）的时间内做出响应。那。此外，通过与时间分辨荧光方法的比较，我们澄清了这种光学二次谐波强度变化是由于激发态的产生而引起的。接下来，我们揭示了由电子接受苯乙烯基吡啶鎓化合物和四苯基硼酸盐形成的分子间电荷转移络合物产生强光学二次谐波，并且光学二次谐波强度随着恒定照射而降低。此外，通过对该分子间电荷转移络合物的单晶X射线晶体结构分析，我们阐明了二阶非线性光学效应与晶体结构之间的因果关系。