[发明专利]一种在皮秒脉冲激光作用下具有反饱和吸收和自聚焦作用的有机-无机杂化三阶非线性光学晶体材料及其合成方法

说明书

技术领域

本发明属于功能材料领域，具体涉及一种在皮秒脉冲激光作用下具有反饱和吸收和自聚焦作用的有机-无机三阶非线性光学晶体材料及其合成方法。

背景技术

由于在光通信、光限制、光开关和数据储存等方面应用的不断扩展，三阶非线性光学材料引起了人们越来越浓厚的兴趣。到目前为止，多种无机材料和有机材料已被用来研究其三阶非线性光学性能。无机晶体是最早被研究的非线性光学材料，而且被应用于器件的研制中，有着较为广泛的应用。但无机非线性光学晶体材料响应时间长，制备工艺较困难，可选择种类单一等缺点限制了它的应用。有机化合物材料具有非线性光学系数大，透光波长范围宽，本征开关响应时间快，光学损伤阈值高，加工性能好等优点而受到科学研究者们的关注但是却具有热稳定性差、可加工性不好、合成复杂等缺点。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种合成方法简单、热稳定性高的在皮秒脉冲激光作用下具有反饱和吸收和自聚焦作用的有机-无机杂化三阶非线性光学晶体材料及其合成方法。

本发明所提供的一种有机-无机杂化三阶非线性光学晶体材料，其阴离子为内表面修饰键合着酪氨酸的巨轮型纳米多酸。该材料的其为酪氨酸内修饰的巨轮型纳米多酸晶体，分子式为

Na₈Co₃[Mo^VI₁₂₆Mo^V₂₈O₄₆₂H₁₄(H₂O)₄₆(HOC₆H₄CH₂CH(NH₃⁺)COO^-)₁₂]·ca.200H₂O。

本发明的制备方法为：搅拌条件下，将含有浓度为139.89mmol/L CoCl₂·6H₂O，89.344mmol/L Na₂MoO₄·2H₂O的水溶液与用盐酸酸化的浓度为303.127mmol/L的L-酪氨酸溶液进行混合，所得混合溶液中盐酸的浓度为436.090mmol/L(四者物质的量之比为1.566∶1∶3.392∶4.881).向该混合溶液中加入0.1M盐酸肼溶液，使盐酸肼的浓度为2.919mmol/L，之后水浴70℃加热3.5h。最终得到蓝色澄清溶液，室温放置，三天后得到蓝色方晶体，过滤，所得固体洗涤，自然风干，即得到有机-无机杂化三阶非线性光学晶体材料。

本发明与现有三阶非线性材料相比较，本发明所提供的有机-无机杂化三阶非线性光学晶体材料(内表面被酪氨酸修饰的巨轮型纳米多酸晶体)具有较大的反饱和吸收非线性吸收及非线性折射系数，具有自聚焦性能，在常温下非常稳定，合成方法简单，原料易得，产率高。

附图说明

图1内表面以酪氨酸修饰的巨轮型纳米多酸晶体的红外谱图；

图2内表面以酪氨酸修饰的巨轮型纳米多酸晶体的紫外谱图；

图3内表面以酪氨酸修饰的巨轮型纳米多酸晶体的¹H NMR谱图；

图4谷氨酸内修饰的巨轮型纳米多酸晶体的TG-DTA曲线谱图；

图5谷氨酸内修饰的巨轮型纳米多酸晶体的阴离子结构图；

图6内表面以酪氨酸修饰的巨轮型纳米多酸晶体的乙醇/水(体积比1∶1)溶液Z-扫描闭孔曲线(a)和开孔曲线(b)；其中实线为拟合后的理论曲线，黑色圆点为实际测量值。

具体实施方式

搅拌条件下，将含有浓度为139.89mmol/L CoCl₂·6H₂O，89.344mmol/LNa₂MoO₄·2H₂O的水溶液与用盐酸酸化的浓度为303.127mmol/L的L-酪氨酸溶液进行混合。所得混合溶液中盐酸的浓度为436.090mmol/L.向该混合溶液中加入 0.1M盐酸肼溶液，使混合溶液中盐酸肼的浓度达到2.919mmol/L，之后水浴70℃加热3.5h。最终得到蓝色澄清溶液，室温放置，三天后得到蓝色方晶体，过滤，所得固体洗涤，自然风干，即得到有机-无机杂化三阶非线性光学晶体材料。