有機(jī)光電材料非線性光學(xué)材料

4光化學(xué)反應(yīng)基礎(chǔ)知識

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光致變色材料2電致發(fā)光材料3有機(jī)光電材料內(nèi)容簡介光化學(xué)反應(yīng)基礎(chǔ)知識有機(jī)光電材料光能電能有機(jī)光電材料：具有光電轉(zhuǎn)換功能的有機(jī)材料。電致發(fā)光材料的研究技術(shù)趨于成熟，投入生產(chǎn)。光電轉(zhuǎn)換材料還處在研究階段。基態(tài)：電子基態(tài)、振動基態(tài)、轉(zhuǎn)動基態(tài)激發(fā)態(tài)：電子及振動激發(fā)態(tài)、單重態(tài)、多重態(tài)分子對光的吸收：△E=hν基本概念光化學(xué)反應(yīng)基礎(chǔ)知識基本概念在吸收光子躍遷時分子的結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化，否則是禁阻的。原子核振動頻率一般在4000cm-1以下，振動一次折合時間為1.2×1014→10-14s。電子在躍遷過程中，自旋角動量守恒，即電子的自旋狀態(tài)不發(fā)生變化，S0→S1、S0不躍遷T1、T0→T1由對稱→反對稱或由反對稱→對稱的躍遷是允許的。吸收選律Frank-Condon原理

角動量守恒

軌道對稱性匹配

光化學(xué)反應(yīng)基礎(chǔ)知識光化學(xué)反應(yīng)基礎(chǔ)知識激發(fā)態(tài)行為

光化學(xué)反應(yīng)基礎(chǔ)知識光化學(xué)反應(yīng)

光環(huán)合反應(yīng)在光的頻率達(dá)到其激發(fā)波長時才能發(fā)生。光化學(xué)反應(yīng)中趨向于生成穩(wěn)定性差的產(chǎn)物。環(huán)合反應(yīng)

雙鍵異構(gòu)化反應(yīng)

丁二烯，在吸收200nm左右的紫外光時才可發(fā)生上面的關(guān)環(huán)反應(yīng)，但在丁二烯中加入少量丁二酮時，則可以發(fā)生光致二聚反應(yīng)。其中把丁二酮稱為敏化劑。作為敏化劑的條件：1、系間穿越效率高，多為酮類化合物。2、T1壽命長，10-6s以上。3、敏化劑D(T1)能量大于A(T1)10kJ/mol以上。4、敏化劑在反應(yīng)條件下是穩(wěn)定的，不參與反應(yīng)。光致變色材料

光致變色定義

化合物在一定波長的光照射下進(jìn)行特征反應(yīng)，獲得產(chǎn)物B，由于其結(jié)構(gòu)的變化，B的吸收光譜與A有明顯的不同，B在另一波長的光照射下或熱的作用下，可恢復(fù)到原來的A，則稱A為光致變色材料，A又稱為雙穩(wěn)態(tài)分子。光致變色材料的兩個特征：1.光致可變；2.可逆。通過化學(xué)鍵的異裂，形成正、負(fù)離子，分子發(fā)生結(jié)構(gòu)變化使吸收光譜發(fā)生變化。如：螺吡喃和螺噁嗪化合物

光致變色材料

類型鍵的異裂六苯基雙咪唑在光照下均裂生成自由基，產(chǎn)生顏色。光致變色材料

類型鍵的均裂類型光致變色材料

周環(huán)反應(yīng)俘精酸酐

二芳基乙烯質(zhì)子轉(zhuǎn)移互變異構(gòu)

光致變色材料

類型水楊醛縮苯胺類希夫堿是一類易于制得的光致變色化合物，在光照射下，質(zhì)子由O原子轉(zhuǎn)移到N原子，顏色由黃色變?yōu)榻奂t。此類光致變色化合物穩(wěn)定性差，是一類快速響應(yīng)材料。有哪些呢？研究實(shí)例光致變色材料

螺吡喃

First螺噁嗪

Second俘精酸酐系列Third光致變色材料

螺吡喃螺吡喃是有機(jī)光致變色材料中研究最早、最廣泛的體系之一，具有熱致變色現(xiàn)象。在光和熱作用下，螺環(huán)C-O鍵發(fā)生異裂，生成碳正離子和O-離子，然后經(jīng)重排得到各種平面共軛結(jié)構(gòu)，根據(jù)取代基不λmax=500-600nm。螺吡喃的耐疲勞性不好，主要原因是副反應(yīng)所致，例如氧化，降解等。螺吡喃在可見光照射下或暗處放置均可恢復(fù)到螺環(huán)狀態(tài)，其驅(qū)動力是正負(fù)離子吸引。螺吡喃不是雙穩(wěn)態(tài)分子。用2-亞甲基吲哚啉衍生物與水楊醛衍生物縮合而得螺噁嗪

光致變色材料

螺噁嗪具有很高的光穩(wěn)定性和抗疲勞性。螺噁嗪的變色機(jī)理與螺吡喃類似，但它的有色體的壽命極短，最長的僅達(dá)秒級，短的只有幾微秒。由于系間穿越效率不同，螺噁嗪的分子結(jié)構(gòu)與螺吡喃相近，但光穩(wěn)定性有很大的差別（光降解速度前者為K=10-4，后者為K=10-1）。同時光穩(wěn)定性引起螺噁嗪的量子效率（大于90%）要比的螺吡喃高很多。2-亞甲基吲哚啉衍生物與鄰亞硝基芳香醇化合物縮合而得

芳香環(huán)的影響，把苯環(huán)換成雜環(huán)，可以提高生色體的熱穩(wěn)定性，原因是在呈色體中芳環(huán)被破壞，形成大的共軛體系，雜環(huán)的芳香性較苯環(huán)弱，所以熱穩(wěn)定性好。3－呋喃取代的俘精酸酐具有很好的光致變色性能，第一個已經(jīng)商品化的此類化合物就是3－呋喃取代的俘精酸酐，其具有很好的熱穩(wěn)定性和抗疲勞性，已作為暴光表使用。俘精酸酐系列光致變色材料

通式：光信息存儲

服裝裝飾

防偽和鑒偽自顯影感光片照相設(shè)備

制成染料在陽光下顯示各種顏色或變成偽裝色。以俘精酸酐為主要材料的光盤樣品，在某一波長下，消色量子產(chǎn)率很小，而對光卻有較大的吸收。暴光表變色眼鏡用途光致變色材料

用途

光記錄材料分一次性和可擦寫型，光致變色材料屬可擦寫型，對用于可擦寫存儲材料的要求：a.雙穩(wěn)態(tài)分子。b.光寫入和擦除過程的高敏感性。c.良好的抗疲勞性。d.敏感波長與激光器的匹配。e.非破壞性讀出。美國市場上有機(jī)光致變色眼鏡已占變色鏡市場的90%，自動調(diào)光玻璃。。用有機(jī)光致變色材料可以制備非銀感光膠片，直接得到影像，再換一種光照射，可以復(fù)原。制成油墨，印刷防偽標(biāo)志，在特殊的光線下檢驗(yàn)真?zhèn)巍９庵伦兩牧系碾p穩(wěn)態(tài)，原則上可適用于0、1雙進(jìn)制運(yùn)算的計算過程，所以在未來的光子計算機(jī)技術(shù)中，有機(jī)光致變色材料不僅在存儲元件，而且在運(yùn)算芯片中才有廣泛的應(yīng)用前景，有機(jī)一維導(dǎo)體，與適當(dāng)?shù)姆肿娱_關(guān)配合，可能制得存儲容量和計算速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于現(xiàn)在硅芯片的計算機(jī)。生物大分子的生理活性與其特定的空間結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系，其空間結(jié)構(gòu)的微小變化都可能引起生理活性的改變，所以把光致變色材料接到生物大分子上，實(shí)現(xiàn)對生物分子活性的光調(diào)控，是