新型双三齿配体铱配合物的设计合成及光限幅性能研究

With the increasing development of laser weapon technique, the defense of laser damage and laser detection becomes more and more crucial. Optical limiting functional materials based on the transition metal organic complexes exhibit significant research value and broad application prospects in the field of laser protection by virtue of their excellent reverse saturable saturated absorption properties. This project proposal is based on the optical limiting function-orientation. Series of novel Ir(III) complexes with bis-tridentate chelating architecture will be designed and synthesized. Their photophysical properties will be systematically investigated with the aim of developing new reverse saturable absorbers with broad band absorption, long lifetime and strong reverse saturable absorption. The structure–property correlations between the Ir(III) complexes with bis-tridentate ligands and their optical properties will be investigated and discussed, while the inherent laws of these optical limiting materials will be revealed. The nonlinear optical properties of the new materials will be further improved by the guidance of these design conceptions. Based on that, the Ir(III) complexes with good optical limiting properties will be selected for building complex hybrid composite material system. The optical devices will be fabricated with a view of developing new type of optical limiting materials and devices for practical applications in laser damage defense, laser detection protection and other fields.

随着激光武器技术的深入发展，防御激光损伤及激光主动探测的需求愈发凸显。基于过渡金属有机配合物的光限幅功能材料因其优异的反饱和吸收性能，在激光防护领域具有重要的研究价值和广阔的应用前景。本申请项目基于光限幅功能导向，设计合成系列新型双三齿配体Ir(III)配合物，系统研究其光物理性质，阐明双三齿配体Ir(III)配合物结构与其光学性质之间的构效关系，揭示此类材料光限幅性能的内在规律。在得到具有宽幅、长寿命、强反饱和吸收性能的Ir(III)配合物的同时，进一步优化材料性能，并指导新材料的设计开发。在此基础上，将高性能的光限幅材料用于构筑杂化复合材料体系，将材料加工成型，得到性能优良的光学功能薄膜与器件，探索此类新型光限幅材料器件在激光损伤防护、防御激光主动探测等领域的实际应用。

伴随激光技术的发展，各类型的激光武器、激光雷达被应用于军事领域。2014年8月，美国海军首次被授权在“庞斯”号军舰(USS Ponce)上试验激光武器系统来烧毁目标或破坏敏感的电子系统。2015年3月，《Jane's Defence Weekly》报道了英国国防部公布生产高能激光武器原型机的计划(Laser Directed Energy Weapon Capability Demonstrator)。随着激光武器技术的迭代更新，对抗激光热毁伤，保护人眼、摄像头、光电传感器件及光学系统等方面的激光防护需求愈发凸显，开发高效.激光防护材料的应用研究也显得尤为紧迫。. 基于非线性光学理论及激光技术发展起来的光限幅材料(Optical Limiting Materials)在激光照射时，在低强度激光下具有较高的透过率，而在高强度激光下具有较低的透过率；当入射光强达到一定的阈值后，输出光强被限制在一定范围内而不改变，因此在激光防护领域具有重要的研究价值。. 金属有机配合物的光限幅效应主要源于分子的反饱和吸收(Reverse Saturable Absorption, RSA)或双光子吸收(Two-Photon Absorption, TPA)诱导产生的RSA。RSA指当分子体系的激发态吸收截面(σex)大于基态吸收截面(σ0)时，材料的吸收系数随入射光强的增加而增大。光限幅材料的分子在基态(S0)吸收光子的能量被激发跃迁到第一单线态(S1)。在S1状态中的分子积累到一定数量后，它们能吸收更多的光能并跃向更高的单线态能级(Sn)。或在激光脉冲宽度足够长时，通过系间穿越(ISC)到第一三重态(T1)。当T1状态的分子积累到一定数量时，它们就能吸收光能跃迁到达较高的三重态能级(Tn)。当激发态吸收强于基态吸收时，就可以产生反饱和吸收。. 本课题基于上述光限幅功能导向需求，拟设计合成系列新型的双三齿结构Ir(III)配合物，并系统研究其光物理性质，得到宽幅、长寿命新型光限幅材料，探讨新材料分子结构与其光学性质之间的构效关系，合理指导分子设计来有效调控材料的光限幅性能，探索面向军事国防领域的实际应用。