關(guān)于雙光子光聚合反應(yīng)第一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日1概述1931年Goppert-Mayer提出雙光子吸收理（Ann.Physik,1931,9:273~295）；20世紀(jì)60年代由實(shí)驗(yàn)觀測(cè)所證實(shí)(Phys.Rev.Lett,1961,39:1347~1348)但由于缺少大的雙光子吸收截面材料（均小于10-48cm4?s/photon），限制了其應(yīng)用研究。20世紀(jì)90年代后，大雙光子吸收截面有機(jī)分子被逐漸發(fā)現(xiàn)（10-46cm4?s/photon）。如雙光子上轉(zhuǎn)換激光、雙光子光限幅、雙光子三維光存儲(chǔ)、雙光子光動(dòng)力學(xué)療法、雙光子光聚合等第二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日光聚合機(jī)理普通的光敏聚合機(jī)理為只要染料或者引發(fā)劑或光敏劑捕獲一個(gè)光子，就會(huì)產(chǎn)生自由基或陽離子等活性基團(tuán)，引發(fā)單體聚合；或光敏劑本身不能直接形成自由基，而是將光吸收后把能量傳遞給單體或引發(fā)劑引發(fā)聚合，雙光子聚合機(jī)理與單光子基本相同，惟有光子的吸收機(jī)理不同。第三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日光聚合機(jī)理示意圖第四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日雙光子吸收雙光子吸收過程一般是兩個(gè)光子同時(shí)被一個(gè)分子吸收，或者在極短的時(shí)間內(nèi)兩個(gè)光子被一個(gè)分子相繼吸收，一般兩個(gè)光子吸收的時(shí)間差小于0.1飛秒（1飛秒=10-15秒）。一般認(rèn)為吸收是經(jīng)過一個(gè)假想態(tài)（virtualstate），然后到達(dá)一個(gè)分子的激發(fā)態(tài)。第五頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日雙光子吸收示意圖第六頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日雙光子吸收示意圖第七頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日雙光子吸收與單光子吸收單光子吸收的強(qiáng)度與入射光強(qiáng)成正比（線形吸收），雙光子吸收的強(qiáng)度與入射光強(qiáng)的平方成正比（非線形吸收）；單光子吸收的輻照光源一般在紫外區(qū)（≤400nm），雙光子在可見-近紅外區(qū)（≥800nm），長(zhǎng)波長(zhǎng)使得入射光的損耗較小，在介質(zhì)中的穿透性好；第八頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日單光子吸收的吸收截面為

10-17~10-18cm4?s/photon，對(duì)光密度要求小，即使弱光也可發(fā)生吸收，在光線經(jīng)過的地方都會(huì)發(fā)生聚合，是整體或面上的聚合;雙光子吸收截面一般為10-50~10-46cm4?s/photon，一般在兩束光聚焦的焦點(diǎn)處才能同時(shí)吸收兩個(gè)光子，引發(fā)聚合反應(yīng)，聚合反應(yīng)只發(fā)生在入射光波長(zhǎng)立方（λ3）范圍的微小體積內(nèi)。雙光子吸收截面：σTP=4π3ao5ω2δTP15cгf即雙光子可進(jìn)行立體微加工。第九頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日雙光子吸收的光源雙光子吸收一般采用較大功率的紅寶石或藍(lán)寶石脈沖激光器，波長(zhǎng)800nm~1000nm左右，要求激光器的功率大于一個(gè)最低值，一般在30μJ~100μJ。利用雙光路聚焦的方法。第十頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日第十一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日第十二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日雙光子光聚合光敏引發(fā)劑一般要求：具有共軛大π鍵，吸電子基團(tuán)，給電子基團(tuán)，如D-π-D,D-π-A-π–D,A-π-A,A-π–D-π-A,A-π–D結(jié)構(gòu)等，共軛大π鍵越長(zhǎng)，吸收截面越大；分子的偶極矩及極化率都對(duì)分子的吸收截面有重大影響。第十三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日第十四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日第十五頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日第十六頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日雙光子海量信息存儲(chǔ)在光學(xué)存儲(chǔ)技術(shù)中信息存儲(chǔ)密度依賴于波長(zhǎng)倒數(shù)的冪，該冪的次數(shù)等于存儲(chǔ)信息的空間維數(shù)。利用該技術(shù)，可以存儲(chǔ)的容量理論上可以達(dá)到1.2×1014bits/cm3,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出現(xiàn)有的二維光存儲(chǔ)材料的容量（理論值為在200nm波長(zhǎng)下，2.5×109bits/cm2）（Science,1989,245:843~845;AppliedPhysicsLetters,1999,74:1338~1340）第十七頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日第十八頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日第十九頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日光子晶體的加工光子晶體是用于控制光的一種器件，工作原理與半導(dǎo)體類似。由于光子速度比電子快的多，如果能象控制電子一樣控制光子，就有可能制造出比電子計(jì)算機(jī)速度更快、功能更強(qiáng)大的光子計(jì)算機(jī)。光子在傳播中幾乎不消耗能量。由于雙光子聚合可以提供規(guī)律性很好的周期性結(jié)構(gòu)，成為光子晶體制造的有效方法（Nature,1999,398:51~54）第二十頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日第二十一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日第二十二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日三維操控和微加工一個(gè)立體的復(fù)雜整體結(jié)構(gòu)，材料在不同的部位的尺寸和形狀都不同時(shí)，利用現(xiàn)有的精密機(jī)械尚無有效的方法實(shí)現(xiàn)。如非球面透鏡的加工，特別是微型非球面透鏡是目前的技術(shù)難題之一，雙光子聚合可以用來解決該問題。Kawata將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和雙光子聚合技術(shù)相結(jié)合，成功的制造出了紅細(xì)胞大小的立體公牛（長(zhǎng)10μm，高7μm）（Nature,2001,412:697~698）。另外還制作出了一個(gè)微小的彈簧，彈簧的直徑為300nm，用激光作動(dòng)力拉動(dòng)彈簧，測(cè)出了彈簧的彈性常數(shù)為8.2nNm-1.第二十三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日第二十四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日Nature,2001,412:697~698第二十五頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期日展望國(guó)際上美國(guó)和日本的研究處于前沿水平；國(guó)內(nèi)北京大學(xué)、清華大學(xué)、中科院理化所及山東大學(xué)在進(jìn)行這