[发明专利]一种树突自组装光学非线性发色团及其合成方法和应用

说明书

本发明提供了一种基于新型单给体自组装结构的有机光学非线性发色团，属于光学材料领域，所述发色团具有如摘要附图所示的结构式，本发明通过亲核反应在二阶非线性光学发色团的单给体和电子桥中引入OH基团，这两个OH基团为进一步修饰提供了连接位点，通过接入不同的可自组装的隔离功能化基团，同时电光系数的测试验证，这几种材料进行自组装后，相比其他非自组装的材料，具有更高的电光系数。

技术领域

本发明涉及有机光学材料领域，具体涉及一种树突自组装光学非线性发色团及其合成方法和应用。

背景技术

随着信息和通信技术的快速发展，人们对高速数据传输、处理和大容量信息计算的需求也越来越大与传统电子作为信息载体相比，光子作为通信信息载体具有并行性好、速度快、带宽大、频率高、抗电子干扰能力强、保密性好等优点。在众多的通信技术中，光子、电子等技术与电光调制器、光开关、光信息存储等器件密切相关电信号与光信号的相互转换已成为当今通信技术的重要组成部分。在未来的高速信息传输时代，集成光电技术将是大趋势目前，电光调制器主要是基于这种技术。同时，它也是光通信中不可缺少的重要器件。非线性光学材料也成为调制器的核心部件，引起了广泛的关注。发色团是一种由电子给体(D)、电子受体(A)和电子桥(π)组成的结构(D-π-A结构)，现有技术中已有多种类型的给体、桥和受体被开发，以增强发色团的一阶超极化率，如苯胺基给体(三芳基氨基、烷基苯胺等)，杂环或多烯桥，TCF或CF₃-TCF衍生物受体是最常见的发色团结构，强给体、受体和合适的电子桥的合理组合将产生大的一阶超极化率。

为了获得较大的电光系数，需要较大的发色团一级超极化率。然而，具有大一阶超极化率的发色团通常具有较大的偶极矩，这导致发色团极化过程中分子间存在较强的静电相互作用，从而阻碍了分子的取向。最终导致了分子的聚集和发色团的低极化效率。许多研究报道，通过在发色团的给体、受体和桥接部分引入一些隔离基团，可以减少分子间的偶极相互作用，提高发色团的溶解度和材料的电光系数，利用烷基链、硅烷、咔唑等大分子取代基和多种枝状结构对NLO发色团中的CLD桥进行功能化，可以有效地减少偶极-偶极相互作用，提高NLO的极化效率。

大多数树枝状发色团薄膜的玻璃化转变温度(T_g)通常低于高分子量聚合物EO材料。EO材料的长期稳定性是二阶非线性光学的另一个挑战。基于Diels-Alder环加成反应或ArH-ArF相互作用，采用顺序极化、交联或自组装的晶格硬化或分子间氢键方法成功地提高了电光系数和高长期稳定性。然而，交联电光材料的设计、合成、极化和交联过程非常复杂。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种新的、可自组装的单给体结构，通过亲核反应在二阶非线性光学发色团的单给体和电子桥中引入OH基团，在给体端和电子桥端连接的两个OH基团为进一步修饰提供了连接位点，通过引入含有芳香苯基树突(HD)、五氟苯基树突(PFD)或三氟苯基树突(TFD)的高效自组装基团，形成新的树枝状大分子、主链和侧链自组装的EO聚合物，从而具有超大的电光系数和高的长期稳定性。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

第一方面，本发明提供一种基于单给体自组装结构的有机光学非线性发色团，所述发色团包括H1、H2、H3和H4，具体分子结构式如下所示：

其中，所述发色团H1、H2、H3的分子结构通式如下所示：

其中，R为

第二方面，本发明提供一种基于单给体自组装结构的有机光学非线性发色团的合成方法，包括合成发色团H1-H3。

优选地，所述合成发色团H1-H3的方法，包括以下步骤：