新型综合性能优异的二阶非线性光学高分子的研究

The development of organic second-order nonlinear optical (NLO) materials is motivated by the promising of performance and cost improvements related to telecommunications, computing, embedded network sensing, terehertz wave generation and detection, and many other applications. The most important challenge, which hinders the rapid development of this field, is to obtain NLO polymers with good comprehensive properties, mainly including the large macroscopic NLO activity, good optical transparency, and the high thermal and optical stability. Based on our previous job, especially our proposed concept of "Suitable isolation group" and the recent exciting work on the space topology structure of polymers, this project will systematically explore the relationship between the structure and property of the designed NLO polymers, provide some new ideas for the further development of new polymeric NLO materials with excellent performance, by intelligently designing the molecular structure and carefully controlling the polymerization process. Our work might contribute much to the realization of NLO polymer in practical applications, and maintaining the leadership of our country in the research field of NLO materials.

二阶非线性光学高分子是实现以光子为信息载体之一的光电子技术所必需的一类重要材料，在远程通讯、数据存储、相位共轭等方面具有巨大的应用前景。其研究涉及化学、物理、材料、机械、信息等多个学科领域，处于高分子科学研究领域的前沿。而获得具有大的宏观非线性光学性能、良好光学透明性和高的光热稳定性等优异综合性能的二阶非线性光学高分子，打破材料综合性能全面优化的瓶颈，是二阶非线性光学高分子研究领域发展的迫切需要，直接制约其商品化进程。本课题拟在多年工作基础上，在我们自己提出的“合适间隔基团”概念指导下，结合最近我们在高分子拓扑结构研究方面的可喜进展，采用高性能特别是高稳定性的生色团，通过合理的分子设计和聚合过程的精心调控以调整(控制)高分子的枝化结构和空间拓扑结构，获得综合性能优异的新型二阶非线性光学高分子，促进其商品化进展，争取获得持续的创新性成绩，为我国保持非线性光学材料方面的领先地位贡献力量。

二阶非线性光学高分子是实现以光子为信息载体之一的光电子技术所必需的一类重要材料，在远程通讯、数据存储、相位共轭等方面具有巨大的应用前景。其研究涉及化学、物理、材料、机械、信息等多个学科领域，处于高分子科学研究领域的前沿。本项目着重探讨了具有大的宏观二阶非线性光学性能、良好光学透明性和高的光热稳定性等优异综合性能的二阶非线性光学高分子的研究。基于多年的前期工作基础，在我们自己提出的“合适间隔基团”概念指导下，深入细致地对高分子的合成路线优化、枝状结构构筑、空间拓扑结构调控、热稳定性提升、光学透明性改善等方面进行了系统的探索，获得了一批新型二阶非线性光学高分子，并较为全面评估了其综合性能。进一步将二阶非线性光学高分子研究过程中所获得的共轭分子排列对宏观性能方面的认知予以拓展，精心设计了特定共轭结构，包括 D-pi-A 结构的其它光电功能分子，通过单晶解析其精确的分子聚集态结构，构建并总结“单个共轭分子- 凝聚态分子堆积行为-宏观光电特性”的相关规则，并采用内源性的分子设计和外源性的光、电、热、力等手段，调节聚集态时共轭分子的排列状态，进一步充实和建立构性关系。 项目执行期间，培养博士生18名，发表论文75篇，出版专著一本，荣获湖北省自然科学一等奖。