共轭有机配体修饰还原型多酸阴离子构建强双光子吸收材料

The nonlinear optical material is the international research hotspot in the field of microelectronics devices and life science. This project is based on the theoretical calculation. In the first we will design and synthesize the special functional organic ligands, then according to the principle of coordination chemistry, supramolecular chemistry. Then by adding the suitable reductant, and the heteropoly anions are modified to construct composite materials , in order to explore their third order nonlinear optical function and develop molecular engineering, crystal engineering. In project implementation, we choose the relations between nonlinear optical effect and microscopic structures of organic-inorganic hybrid polyoxometalates as the main line, by using time-resolved spectra and tunable ultrafast laser spectroscopy, combined with quantum chemistry calculation, study of nonlinear optical effect, more acid matrix composites interface transmission mechanism, the energy transfer mechanism, and organic primitives and the function of the composite effect between metal-oxygen clusters and organic components, optimize the reaction conditions, structure and properties of materials, to achieve synergies between the organic and inorganic part of the material, variable light bands and low cost manufacturing key technologies. The three-dimensional optical storage materials, photoelectric conversion, ion recognition and application of biological development will be explored. Our research will provide the new ideas and methods for the development of new two-photon absorption materials and organic modification organic-inorganic hybrid materials based on the heteropoly anions.

线性光学材料是国际上微电子器件、生命科学以及材料科学领域的研究热点。本项目拟以理论计算为基础，首先设计合成结构特殊的光功能有机基元，然后根据配位化学、超分子化学原理，加入适当的还原剂，与缺位杂多阴离子组装，得到具有强双光子吸收的共轭有机配体修饰的多酸基三阶非线性复合材料，发展分子工程学、晶体工程学。在项目实施中，以非线性光学效应与有机-无机杂化的多酸基化合物微观结构之间的内在联系为主线，利用时间分辨光谱和可调谐超快速激光光谱技术，结合量子化学计算，研究多酸基复合材料中的非线性光学效应、界面传输机理、能量转移机制，以及有机基元与多酸组分间的功能复合效应，优化材料的制备条件、组成结构及性能，实现材料中有机无机部分之间的无缝对接、协同效应增强、优势互补以及发光波段可控和低成本制备等关键技术，探索材料在三维光存储、光电转换、生物显影等方面的应用。为研发新型强双光子吸收材料提供新思想和新方法。

随着激光器的问世，人们对光学的认识发生了重大的变化，非线性光学(nonlinear optics, NLO)由理论预测变成了现实，更因为其具有很多优异的性能，而如雨后春笋般焕发出勃勃生机，成为现代光化学中最有活力且重要的新领域。近年来，非线性光学特别是三阶非线性光学材料，又与化学、凝聚态物理、光学、高分子等诸多学科相互渗透、相互交叉，迅速发展为材料学科前沿。作为三阶非线性光学材料的组成部分，有机化合物具有可剪裁性，使得它在双光子领域有了突飞猛进的发展。但有机化合物也存不足之处包括热稳定差、不易于成型加工等。寻找合适的无机组分与有机建筑单元构建无机-有机杂化复合非线性光学材料势在必行。杂多阴离子作为具有特殊结构的无机单元，也被称为“无机卟啉”，众多的电子在纳米尺寸的还原型多酸阴离子中处于离域状态，完全符合三阶非线性光学材料的要求。.从2015年底开始，我们课题组就根据项目任务合同书，主要研究内容包括基于杂多阴离子的多光子吸收复合配合物材料的设计、合成与表征；从理论上探明拟合成的功能复合配合物材料有机配体内各基元及配体与无机组分之间协同效应，探明产生双光子吸收的微观机理；测定了所合成材料的三阶非线性光学性质；探索了在三维光存储材料和生物显影材料方面的应用，结合晶体结构分析和材料应用性能评价。合成出一批结构明确的共轭功能有机配体修饰杂多阴离子的双光子吸效应的功能复合材料。在SCI收录重要学术期刊上发表论文42篇（预期目标25篇）；其中影响因子高于4.0的26篇（预期目标16篇），包括两篇发表在化学顶级期刊Journal of The American Chemical Society上；培养硕士、博士研究生20名。其中两名同学分别获得2016年以及2018年江苏省优秀硕士毕业论文。