專利名稱：一種有機-無機雜化三階非線性光學晶體材料及其合成方法
技術領域：
本發(fā)明屬于功能材料領域，具體涉及一種有機-無機三階非線性光學晶體材料及其合成方法。
背景技術：
非線性光學材料在光電通訊、光學信息處理、全光開關、光計算和集成電路等方面有重要的應用價值。三階非線性光學材料是實現(xiàn)全光開關、光計算以及相位復共軛的基礎， 串、并聯(lián)高位率數(shù)據(jù)處理的全光器件的效率，取決于光信號耦合時所用三階非線性材料的性能。無機晶體是最早被研究的非線性光學材料，而且被應用于器件的研制中，有著較為廣泛的應用。但無機非線性光學晶體材料響應時間長，制備工藝較困難，可選擇種類單一，易潮解等缺點限制了它的應用。近幾年來，有機化合物材料的三階非線性光學性質(zhì)成為了研究的熱點，文獻中報道的材料有聚硫苯、二茂鐵衍生物等共扼有機聚合物、富勒烯、半導體和原子簇化合物等。有機分子、高聚物非線性光學材料因具有非線性光學系數(shù)大，透光波長范圍寬，本征開關響應時間快，光學損傷閾值高，加工性能好等優(yōu)點而受到科學研究者們的關注，但是卻具有熱穩(wěn)定性差、可加工性不好、合成復雜等缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術中的問題，提供一種不易潮解、合成方法簡單、熱穩(wěn)定性高的有機-無機雜化三階非線性光學晶體材料及其合成方法。本發(fā)明所提供的一種有機-無機雜化三階非線性光學晶體材料，谷氨酸內(nèi)修飾的巨輪型納米多酸晶體的分子式為Na2Gd4 [Movi126Mov28O462H14 (H2O) 42 (H00CCH2CH2CH (NH3+) CO(T) 14] · ca. 300H20本發(fā)明所提供的谷氨酸內(nèi)修飾的巨輪型納米多酸晶體的合成方法，包括以下步驟將濃度為0.27M GdClyK溶液，在攪拌條件下，按照1 1的體積比，加入到濃度為 0. 18M Na2MoO4水溶液中，混合后有白色沉淀生成，攪拌30min，將白色沉淀抽濾并用少量水沖洗；L-谷氨酸鈉溶于濃度為0. 5M鹽酸溶液中，使L-谷氨酸鈉濃度為0. 047M，依次將上述白色沉淀和鹽酸胼加入到上述L-谷氨酸鈉的鹽酸溶液中，鹽酸胼與L-谷氨酸鈉摩爾比為 1 9.4，于70°C的水浴中加熱池，溶液變淺藍并逐漸加深，白色沉淀逐漸溶解，最終得到藍色澄清溶液，溶液冷至室溫過濾，所得溶液三天后得到藍色方晶體，過濾，所得固體洗滌，自然風干，即得到有機-無機雜化三階非線性光學晶體材料。元素分析及ICP結果(％ )為 C，2. 1 ；H, 2. 5 ；N,0. 4 ;Na,0. 2 ；Gd，2. 4 ;Mo，46. 9。經(jīng)紅外光譜、紫外光譜、元素分析、ICP 及熱重分析測定其分子式為Na2Gd4 [Movi126Mov28O462H14 (H2O) 42 (H00CCH2CH2CH (NH3+) CO(T) 14] · ca. 300H20與現(xiàn)有三階非線性材料相比較，本發(fā)明所提供的有機-無機雜化三階非線性光學晶體材料(谷氨酸內(nèi)修飾的巨輪型納米多酸晶體)具有較大的非線性吸收及非線性折射系數(shù)，具有自聚焦性能，在常溫下非常穩(wěn)定，合成方法簡單，原料易得，產(chǎn)率高。


圖1、谷氨酸內(nèi)修飾的巨輪型納米多酸晶體的乙醇/水(體積比1 1)溶液ζ-掃描開孔曲線；其中實線為擬合后的理論曲線，黑色圓點為實際測量值；圖2、谷氨酸內(nèi)修飾的巨輪型納米多酸晶體的乙醇/水(體積比1 1)溶液Z-掃描閉孔曲線；其中實線為擬合后的理論曲線，黑色圓點為實際測量值；以下結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步說明；圖3谷氨酸內(nèi)修飾的巨輪型納米多酸晶體的紅外譜圖；圖4谷氨酸內(nèi)修飾的巨輪型納米多酸晶體的紫外譜圖；圖5谷氨酸內(nèi)修飾的巨輪型納米多酸晶體的TG-DTA曲線譜圖。
具體實施例方式實施例將濃度為0.27M GdClyK溶液，在攪拌條件下，按照1 1的體積比，加入到濃度為 0. 18M Na2MoO4水溶液中，混合后有白色沉淀生成，攪拌30min，將白色沉淀抽濾并用少量水沖洗；L-谷氨酸鈉溶于濃度為0. 5M鹽酸溶液中，使L-谷氨酸鈉濃度為0. 047M，依次將上述白色沉淀和鹽酸胼加入到上述L-谷氨酸鈉的鹽酸溶液中，鹽酸胼與L-谷氨酸鈉摩爾比為 1 9.4，于70°C的水浴中加熱池，溶液變淺藍并逐漸加深，白色沉淀逐漸溶解，最終得到藍色澄清溶液，溶液冷至室溫過濾，所得溶液三天后得到藍色方晶體，過濾，所得固體洗滌，自然風干，即得到有機-無機雜化三階非線性光學晶體材料，其紅外譜圖見圖3，紫外譜圖見圖4，TG-DTA曲線譜圖見圖5，乙醇/水(體積比1 1)溶液Z-掃描開孔曲線見圖1，乙醇 /水(體積比1 1)溶液Z-掃描閉孔曲線見圖2。將上述實施例中制備的谷氨酸內(nèi)修飾的巨輪型納米多酸晶體配置成濃度為1 1 的乙醇/水溶液后，測定其三階非線性光學性能。三階非線性折射率Y (niW—1)、非線性吸收系數(shù)β (mW—1)、非線性光學系數(shù)x(3)(esU)是材料的主要性能指標。采用Z-掃描方法在 EKSPLA公司的PL214;3B型皮秒級Nd: YAG激光器上測試。測得樣品呈現(xiàn)自聚焦性質(zhì)，其數(shù)據(jù)如表1。測試條件樣品池厚度L = Imm,入射波長λ = 532nm,激光能量= 15 μ J，透鏡焦距20cm，小孔的線性透過率S = 0.25，束腰半徑= 30 μ m，脈沖寬度τ = 18ps，光速c = 3X108m/s。
權利要求
1.一種有機-無機雜化三階非線性光學晶體材料，其特征在于，其為谷氨酸內(nèi)修飾的巨輪型納米多酸晶體，分子式為Na2Gd4 [Movi126Mov28O462H14 (H2O) 42 (H00CCH2CH2CH (NH3+) COO") 14] · ca. 300H20
2.權利要求1的谷氨酸內(nèi)修飾的巨輪型納米多酸晶體的合成方法，其特征在于包括以下步驟將濃度為0.27M GdClyK溶液，在攪拌條件下，按照1 1的體積比，加入到濃度為 0. 18M Na2MoO4水溶液中，混合后有白色沉淀生成，攪拌30min，將白色沉淀抽濾并用少量水沖洗；L-谷氨酸鈉溶于濃度為0. 5M鹽酸溶液中，使L-谷氨酸鈉濃度為0. 047M，依次將上述白色沉淀和鹽酸胼加入到上述L-谷氨酸鈉的鹽酸溶液中，其中鹽酸胼與L-谷氨酸鈉摩爾比為1 9.4，于70°C的水浴中加熱池，溶液變淺藍并逐漸加深，白色沉淀逐漸溶解，最終得到藍色澄清溶液，溶液冷至室溫過濾，所得溶液三天后得到藍色方晶體，過濾，所得固體洗滌，自然風干，即得到有機-無機雜化三階非線性光學晶體材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種有機-無機雜化三階非線性光學晶體材料及其制備方法，所述的光學晶體材料即谷氨酸內(nèi)修飾的巨輪型納米多酸晶體的分子式為Na2Gd4[Mo126Mo28O462H14(H2O)42(HOOCCH2CH2CH(NH3+)COO-)14]·ca.300H2O；制備方法在攪拌條件下，將GdCl3水溶液與Na2MoO4水溶液混合后有白色沉淀生成，將白色沉淀抽濾并用水沖洗；L-谷氨酸鈉溶于鹽酸溶液中，依次將上述白色沉淀和鹽酸肼加入到上述L-谷氨酸鈉的鹽酸溶液中，鹽酸肼與L-谷氨酸鈉摩爾比為1∶9.4，于70℃的水浴中加熱3h，溶液冷至室溫過濾，所得溶液三天后得到藍色方晶體，過濾，所得固體洗滌，自然風干即可。本發(fā)明所的光學晶體材料具有較大的非線性吸收及非線性折射系數(shù)，具有自聚焦性能，在常溫下非常穩(wěn)定，合成方法簡單，原料易得，產(chǎn)率高。
文檔編號C30B29/00GK102212879SQ20101014079
公開日2011年10月12日 申請日期2010年4月2日 優(yōu)先權日2010年4月2日
發(fā)明者周云山, 張立娟, 李豫豪, 湯萬旭 申請人:北京化工大學