无机-有机杂化近红外三阶非线性光学功能材料合成与性能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51432006
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    328.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E02.无机非金属材料
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Research target of the proposed studies is to design and prepare the inorganic-organic hybrid materials for near-infrared third-order nonlinear optical functions with a variety of technologically important applications. Three kinds of binary important NLO-active materials can be created as follows: 1) Various pi-conjugated organic-bridging units and chuster-building blocks of different electron structures will be designed and applied to construct the functional heterothiometallic cluster-based organic frameworks; 2) Syntheses of dipolar and multipolar pi-conjugated complexes and derivatives with electronically-innocent but solubilizing metal phenyl alkynyl units, conjugated with organic, organometallic, and coordination complex moieties, in a range of centrosymmetric metal-terminated (Ru, Fe, Os, Ir) configurations such as superchains, cruciforms, stars and dendrimers; 3) A variety of large pi-conjugated structures, axially or radially conjugated modified porphyrins and phthalocyanines as well as their derivatives, various terminal connection models and synthetic processes will be applied to build porphyrin- or phthalocyanine-conjugated functionzalized graphene or multi-/single-wall carbon nanotubes. We will try to investigate and optimize these binary conjugated structures with the ultrafast third-order nonlinear optical properties in the near infrared region. This will afford these systematically-modified inorganic-organic binary conjugated structures suitable for developing the correlations between their structures and near-infrared nonlinear optical properties at the molecular level. We will aslo attempt to elucidate the physical mechanism and dynamics process of the near-infrared optical nonlinearity in these binary pi-conjugated structures, with the important goal to the construction of the practically applicable third-order nonlinear optical materials and devices at the key near-infrared wavelengths.
本项目的研究目标是设计与制备无机-有机杂化近红外三阶非线性光学功能材料。我们将通过设计并应用: 1) 多种pi共轭有机桥连基团和电子结构特征的金属簇合物构建单元创制过渡金属簇合物-有机框架结构, 2) 多种电子良性的、可溶性的炔基芳基pi共轭桥建构偶极/多极有机金属(长直链型、十字型、星型和树枝状超分子)共轭体系, 3) 多种大pi共轭结构、轴向或径向共轭修饰的卟啉/酞菁及其金属衍生物、不同端位连接方式和合成途径构筑卟啉/酞菁及其衍生物共轭功能化石墨烯/碳纳米管等三类无机-有机二元杂化功能分子材料, 研究与优化这些二元共轭体系在近红外波段的超快三阶非线性光学性能, 在分子水平上探讨这些无机-有机二元杂化功能材料的结构与其近红外三阶非线性光学性能的构效关系, 尝试阐明这些二元共轭体系近红外三阶光学非线性的物理机制和动力学过程,探索面向近红外通讯波段的新型三阶非线性光学材料与器件。

结项摘要

近红外波段(波长在780-3000 nm)非线性光学材料在民用、特别是军事技术领域如激光制导、激光雷达、激光通讯等空间探测领域具有极其重要的应用价值,迫切需要研究和创制高性能、快速响应的新型近红外非线性光学功能材料和器件。.主要研究内容为设计与制备无机-有机杂化近红外非线性光学功能材料,探讨创制:1)多种大Π共轭结构、轴向或径向共轭修饰的卟啉/融合卟啉及其金属衍生物构筑卟啉及其衍生物共轭功能化石墨烯/碳纳米管,2)过渡/主族/镧系金属硼酸盐、碘酸盐、硒酸盐、硫酸盐及硝酸盐及其二元复合物等晶态材料,3)多种共轭有机桥连基团和电子结构特征的金属簇合物构建单元创制过渡金属簇合物-有机框架结构, 以及低维半导体纳米异质结构等几类无机-有机二元杂化功能分子材料, 研究与优化这些二元共轭体系在近红外波段的超快非线性光学性能, 在分子水平上探讨这些二元杂化功能材料的结构与其近红外非线性光学性能的构效关系, 阐明共轭体系近红外光学非线性的物理机制和动力学过程。.重要成果如下:设计与制备了共轭融合卟啉二聚体并构建新型具有近红外非线性吸收的融合卟啉二聚体单壁碳纳米管杂化材料,原位于550 nm处的Q带进一步红移至1048 nm近红外区域,在 800 nm、340 fs激光脉冲下,该杂化材料具有显著增强的 NLO 性能,双光子吸收截面值约为13970 GM;首次将氟代5d0金属八面体引入碘酸盐晶体材料,制备了K5(W3O9F4)(IO3)晶体,该晶体材料在1064和2100 nm处倍频强度是KDP和AgGaS2的11倍和0.5倍,其激光损伤阈值是200.9 MW/cm2 (95 × AgGaS2);利用化学气相沉积法并通过控制反应温度制备了一种垂直堆叠的单层二硫化钼纳米片与硫化亚铜纳米颗粒的P-N异质结,其有效的电致非线性吸收系数是(3.04 ± 0.34) × 104 cm/GW,是硫化亚铜颗粒的非线性吸收系数两倍。

项目成果

期刊论文数量(90)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(16)
One-pot synthesis of diiron phosphide/nitrogen-doped graphene nanocomposite for effective hydrogen generation
一锅法合成磷化二铁/氮掺杂石墨烯纳米复合材料以有效产氢
  • DOI:
    10.1016/j.nanoen.2015.01.027
  • 发表时间:
    2015-03
  • 期刊:
    Nano Energy
  • 影响因子:
    17.6
  • 作者:
    Zhipeng Huang;Cuncai Lv;Zhongzhong Chen;Zhibo Chen;Feng Tian;Chi Zhang
  • 通讯作者:
    Chi Zhang
Enhancement of Second-Order Optical Nonlinearity in a Lutetium Selenite by Monodentate Anion Partial Substitution
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2020-03
  • 期刊:
    Chemistry of Materials
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Chao Wu;Chi Zhang
  • 通讯作者:
    Chi Zhang
Single cyanide-bridged Mo(W)/S/Cu cluster-based coordination polymers: Reactant- and stoichiometry-dependent syntheses, effective photocatalytic properties
单氰化物桥联的 Mo(W)/S/Cu 簇基配位聚合物:依赖于反应物和化学计量的合成,有效的光催化性能
  • DOI:
    10.1016/j.jssc.2015.08.025
  • 发表时间:
    2015-11
  • 期刊:
    Journal of Solid State Chemistry
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Jinfang Zhang;Chao Wang;Yinlin Wang;Weitao Chen;Marie P. Cifuentes;Mark G. Humphrey;Chi Zhang
  • 通讯作者:
    Chi Zhang
Gold nanoclusters based dual-emission hollow TiO2microsphere for ratiometric optical thermometry
基于金纳米团簇的双发射空心 TiO2 微球用于比率光学测温
  • DOI:
    10.1039/c5ra13475g
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    RSC Advances
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Wang Chuanxi;Huang Yijun;Lin Huihui;Xu Zhenzhu;Wu Jiapeng;Humphrey Mark G.;Zhang Chi
  • 通讯作者:
    Zhang Chi
A hydrothermal route to water-stable luminescent carbon dots as nanosensors for pH and temperature
水热法制备水稳定性发光碳点作为 pH 和温度纳米传感器
  • DOI:
    10.1016/j.carbon.2014.10.035
  • 发表时间:
    2015-02-01
  • 期刊:
    CARBON
  • 影响因子:
    10.9
  • 作者:
    Wang, Chuanxi;Xu, Zhenzhu;Zhang, Chi
  • 通讯作者:
    Zhang, Chi

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利用气体分子调控端基烯/炔的表面碳-碳偶联反应及其机理研究
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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