有机二阶非线性光学发色团的研究进展

来源：测品娱乐

2011年第31卷

第9期, 1337～1349 有机化学

Chinese Journal of Organic Chemistry Vol. 31, 2011 No. 9, 1337～1349 ·综述与进展·

有机二阶非线性光学发色团的研究进展

李倩倩秦金贵李振*

(武汉大学化学与分子科学学院湖北省有机高分子光电功能材料重点实验室武汉 430072)

摘要近年来, 科学家们通过引进杂环片段、采用双(或多)官能化以及运用分子间弱相互作用等方法, 在二阶非线性光学发色团的性能优化方面取得了较大进展. 结合本课题组的研究, 对此领域的研究进行了较全面的综述, 并特别针对“非线性-透光性”矛盾的解决途径进行了较为详细的介绍.

关键词二阶非线性光学效应; 有机发色团; 分子一阶超极化率; 透明性

Recent Progress of Organic Second-Order Nonlinear Optical

Chromophores

Li, Qianqian Qin, Jingui Li, Zhen*

(Hubei Key Laboratory on Organic and Polymeric Opto-Electronic Materials, Department of Chemistry,

Wuhan University, Wuhan 430072)

Abstract Second-order nonlinear optical (NLO) materials have played a very important role in laser tech-nology since the invention of laser. As to the organic NLO materials, the chromophores are the key compo-nent. To tune the nonlinearity-transparency trade-off in organic NLO chromophores, several promising strategies were attempted, including the introduction of heterocyclic rings, dual (mutiple) functionalizations and utilization of the interactions between chromophore moieties. In this article, recent progress in this field is reviewed.

Keywords second-order nonlinear optical effect; chromophore; molecular first-order hyperpolarizability; transparency

非线性光学是研究光与物质相互作用的一门学科, 非线性光学现象起因于分子与材料的非线性极化. 在电磁场作用下, 物质中带电粒子(如电子)会发生电荷位移, 其位移能力称为电极化率, 并由此引起物质内的感应极化, 其感应极化强度是电场强度E的非线性函数, 可用泰勒级数展开近似描述:

p＝αE＋βE2γE3＋······

＋

χ(2), γ和χ(3)分别是微观和宏观的线性、二次非线性和三次非线性极化系数(β和γ又分别称为一阶、二阶分子超＞极化率). 它们在数值上有如下关系: α＞＞ β＞＞ γ, χ(1)＞＞＞ χ(3), 且高一级的极化率通常比低一级的极化率小χ(2)

7～8个数量级. 因此, 在弱光照射下, 其电磁场很弱, 上两式中的第二项以及以后各项均可忽略, 此时感应极化强度与光的电场强度成正比: p＝αE, P＝χ(1)E, 光与物质相互作用产生的大量光学现象, 如透射、反射、折射、干涉和衍射等, 仅与入射光的波长相关而与光强无关, 并满足波的线性迭加原理. 而激光是相干高强光, 具有与原子束缚内电场可以相比较的电磁场, 上述第二

P＝χE＋χE＋χE＋······

其中, p和P是感应极化强度, 分别表示分子和材料内的电荷被电场(或与光有关的场)位移的能力, α和χ(1), β和

* E-mail: lizen@wu.edu.cn

Received August 8, 2010; revised April 1, 2011; accepted April 12, 2011. 国家自然科学基金(No. 21034006)资助项目.

(1)(2)2(3)3

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项乃至以后各项不能再被忽略, 从而导致了感应极化强度p和P与光电场强度E的非线性关系: 关系式中的奇数项系数不为零, 而对于偶数项系数(β或χ(2)), 只有那些非中心对称的介质才不为零, 才有可能观测到相应的非线性光学效应. 这就决定了只有宏观上表现非中心对称结构特征的偶极材料才能表现出二阶非线性光学效应.

在以光子学为核心的信息时代, 二阶非线性光学技术已经渗透到信号传输、处理和存储等各个方面, 并对化学、生物学及医学领域产生极为深远的影响

[1～3]

. 目

前, 科学家们正继续努力以获得具有更好二阶非线性光学性能、可实际应用的新型材料. 一般而言, 此类材料的关键性能指标包括: (1)二阶非线性光学效应高; (2)透光波段宽, 透明度高; (3)光损伤阈值高; (4)激光转换效率高; (5)物化性能稳定; (6)光学均匀性好, 易于加工等. 为达到这些指标, 对于有机二阶非线性光学材料的关键组分, 有机二阶非线性光学发色团而言, 大的分子一阶超极化率(β)和良好的光学透明性就成为其分子设计的关键所在, 也是本领域研究的重中之重[4

～8]

然而, 按照有机二阶非线性光学发色团的分子设计理论“电荷转移理论”和“双能级模型”, β值的大小部分地取决于分子的基态与第一激发态的能量差(ΔE). 一般说来, 对于D-π-A 型发色团分子而言(其中D, A, π分别为电子给体、电子受体和π-电子共轭桥), ΔE越小, 分子内电荷转移程度越大, β越大, 而最大吸收波长(λmax)则相应越长, 透光范围越窄. 绝大多数有机非线性光学发色团的实际情况的确如此, 这就是所谓的“非线性-透光性矛盾”(nonlinearity-transparency trade-off). 为了调节此类矛盾, 科学家们做了大量的努力[9

～15]

, 目前较

为成功的方法主要是通过引进杂环片段、采用双(或多)官能化以及运用分子间的相互作用来满足高β值和低吸收的要求.

1 引入杂环化合物

二苯乙烯是电子离域效率最高的共轭体系之一, 迄今为止所报道的具有较高β值的分子不少即包含此结构片段, 不过, 苯环较大的芳香共振能很容易导致β值的降低或饱和. 为了解决非线性光学性能的饱和问题, 科学家们将一些具有较低共振能的五元杂环引入到发色团的分子设计中[16

～20]

. 目前采用较多的是噻吩环(共振

能为121 kJ/mol, 苯环的共振能为151 kJ/mol), 如图1所示, 噻吩作为共轭桥, 无论是置于接近发色团的给体端还是受体端, 都能有效地提高其μβ值

[21]

图1 发色团1～4的结构图

Figure 1 Chemical structures of chromophores 1～4

由此, 大量以噻吩为共轭桥的发色团被合成出来, 包括图2所示的经典发色团FTC. 随后, 为提高发色团的二阶非线性光学效应并增强其稳定性, 部分含噻吩的分子被合成出来(如图2所示的发色团5, 6和7)[22,23]. 它们均体现出较大的溶剂化效应, 表明它们都具有较大的μβ值. 与FTC相比, 发色团5～7中在受体端引入环状结构, 可以有效地抑制发色团之间的聚集, 改善发色团的溶解性和可加工性. 目前, 基于噻吩的有机发色团还有很多, 大量的事实表明, 噻吩环的引入, 对提高发色团的μβ值起到了很大的作用.

图2 发色团FTC和5～7的结构图

Figure 2 Chemical structures of chromophores 5～7 and FTC

“鱼钩状” No. 9

李倩倩等：有机二阶非线性光学发色团的研究进展

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随后, 结合二茂铁类化合物的独特性质[24], 为进一步探讨噻吩为共轭桥在有机金属发色团中的作用, Rob-inson等[25]合成了以二茂铁为给体、TCF和CF3-TCF(分别代表发色团8和9中虚线框内的片段)为受体、含噻吩的有机金属发色团, 测试结果和理论计算表明它们的二阶非线性光学性能均良好(图3). 特别是发色团9, 将它与高分子母体掺杂后, 二阶非线性光学性能测试表明, 当激光波长在1300 nm时, 其r33值可达到25 pm/V, 与以前的有机金属发色团掺杂体系相比, r33值提高了近30倍.

图3 发色团8和9的结构图

Figure 3 Chemical structures of chromophores 8 and 9

噻吩片段的成功运用, 使得一部分与之类似的五元杂环化合物也被发掘出来, 如五元氧杂环-呋喃[26], 研究结果表明, 含呋喃基团发色团的二阶非线性光学性能也较好. 可是, 无论是基于呋喃还是噻吩的发色团, 尽管它们都体现出较大的μβ值, 但部分发色团的光学透明性还急需改善. 为了更好地调节非线性-透明性之间的矛盾, 含氮五元杂环化合物-吡咯引起了我们的注意. 吡咯是芳香杂环中富电子性最强的化合物之一, 目前, 含吡咯的双光子吸收材料的性能处于该领域研究的最前沿[27,28], 然而, 基于吡咯的二阶非线性光学材料却相对较少[29].

因此, 我们合成了一类以吡咯为共轭桥的二阶非线性光学发色团

[30]

, 如图4所示, 其二阶非线性光学效应

与以呋喃或噻吩为共轭桥的同类化合物相比, 提高了近3.3倍, 令人兴奋的是, 部分发色团的最大吸收波长却紫移了36 nm, 很好地协调了非线性和透光性的矛盾. 随后, 为了深入探讨发色团结构与性能的关系, 我们还合成了分别以吡咯、呋喃和噻吩为给体的发色团作为参比, 如图5所示, 通过研究这三种五元杂环的偶极矩, 结合参比发色团和目标发色团的电子特性和光谱性能, 我们首次明确地提出了“辅助给体”的概念, 即在发色团10a～11c和11a～11c中, 真正的给体是吡咯基团, 分子内的电荷转移主要集中于吡咯和受体之间, 而三苯胺或者苯胺基团只是作为辅助给体以增强吡咯环上的电子云密度, 从而提高分子内电荷转移的效率. 而对于

发色团10d和11d, 它们的受体都是TCF, 这种具极强拉电子效应的受体基团使得吡咯上的电子云密度剧烈下降, 此时, 三苯胺或苯胺与吡咯之间就会产生较大程度的电子转移, 此时, 吡咯在发色团10d和11d中已经不再是给体, 而是共轭桥. 而它的富电子性和芳香性使得发色团10d和11d拥有比其它同类发色团红移的λmax, 同时也导致了它们高的β值.

图4 基于吡咯的发色团10a～10d和11a～11d的结构图 Figure 4 Chemical structures of chromophores 10a～10d and 11a～11d based on pyrrole

图5 参比发色团12a～12d, 13a～13d和14a～14d的结构图 Figure 5 Chemical structures of chromophores 12a～12d, 13a～13d and 14a～14d

随后, 又有一部分基于吡咯的发色团被合成和报道出来[31], 如图6所示, 它们的非线性光学效应高于基于噻吩的同类发色团, 同时, 紫外-可见光谱中的最大吸收波长也紫移了10～30 nm, 再次体现了吡咯结构的优越性.

吡咯基团不仅在作为共轭桥时, 对发色团结构和性能的改善具有很好的效果, 将其衍生物引入到发色团的受体部分时, 更是发挥了其巨大的潜力. 如图7所示, 发色团19a～19g和21a～21d是吡咯啉类衍生物为受体的发色团[32], 它们与以TCF为受体的类似发色团20a～20d和22a～22d相比, 二阶非线性光学效应提高了近8倍, 最大β值达到了(8700±702)×10

－30

esu. 由此可见,

吡咯啉类衍生物TCP受体的出现, 为发色团二阶非线性光学效应的提高, 带来了新的希望.

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30 nm. 可见, 对于不同强度的受体, 吲哚都能显著提高材料的透明性. 因此, 基于此类分子的已有报道, 可以得到这样一个结论, 吡咯类衍生物不管是位于发色团的给体端, 共轭桥部分或是受体端, 均能很好地改善发色团的光电性能, 可以作为优化发色团分子设计的重要组成部分.

2 双(或多)官能化

杂原子的引入, 对一维发色团的性能起到了很好的改善作用. 然而, 根据Moylan等[34]的研究, 通过理论计算与实验证实, 与一维结构相比, 含多个电子给受体基团的二维发色团分子, 都有两个以上的能量较为接近的

图6 发色团15～20的结构图

Figure 6 Chemical structures of chromophores 15～20

低受激态, 而且这些低受激态对发色团β值的贡献呈加和方式. 相对于D-π-A型发色团而言, 这一类发色团往往可以在获取较高β值的同时兼有较好的透明性. 在此理论的指导下, 一大批二维结构的发色团被设计和合成出来, 如Y型、X型、八极子结构等.

基于吡喃酮的“Y”型发色团见图9[34]. 利用吡喃酮的结构特点与反应活性, 可以通过Knoevenagel缩合反应方便地改变其给体结构和电子特性. 理论计算和测试结果均表明, 此类结构可以较好地协调非线性和透光性的矛盾, 并且体现出很好的热稳定性.

上述发色团的性能测试表明, 吡咯类衍生物处于发色团的共轭桥部分和受体部分时, 均能很好地改善化合物的光电性能. 受此启发, 我们还合成了以苯并吡咯-吲哚为给体, 含不同强度受体的发色团25a～25d和26a～26d[33], 如图8所示, 材料性能测试表明, 发色团25a～25c与对应的27a～27c相比, 其二阶非线性效应大致相当, 但是紫外可见最大吸收波长(λmax)紫移了近

图7 发色团21a～21g, 22a～22d, 23a～23d和24a～24d的结构图

Figure 7 Chemical structures of chromophores 21a～21g, 22a～22d, 23a～23d and 24a～24d

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图8 以吲哚为给体的发色团25a～25d和26a～26d与以苯胺为给体的类似发色团27a～27c的结构图

Figure 8 Chemical structures of chromophores 25a～25d and 26a～26d with indole as the donor group and their aniline ana-logues 27a～27c

利用三苯胺的多反应位点, 我们也方便地制备了二维结构的发色团, 如图10和表1所示, 包括分别以呋喃和噻吩为共轭桥的“Y”型发色团33和34

[35]

图9 基于吡喃酮的二维发色团28～32的结构图

Figure 9 Chemical structures of two-dimensional chromopho-res 28～32 based on (dicyanomethylene)pyran

. 与具有类

似结构的一维发色团35和36相比, 其λmax值基本相当, 但β值提高了近1.5倍, 充分体现了二维结构的优势. 同时, 热分析测试表明, 二维发色团的热稳定性也有一定程度的提高.

表1 发色团33～36的性能表征数据

Table 1 The performance data of chromophores 33～36 发色团 λmax/nm βHRS/(10−30 esu) β0/(10−30 esu) 33 34 35 36

子间偶合作用很强, 通常, 它们都具有很好的光学透明性. 如图11所示的发色团37[37], 其紫外可见光谱的最大吸收波长λmax仅357 nm, 更有趣的是, 当把此发色团自组装到经硅修饰基底上之后, 其λmax竟进一步地紫移至325 nm, 而且, 测试结果表明, 当激光波长为1550 nm时, 其电光效应达到了43 pm/V.

而对于“X”型二维发色团的结构优点, 叶成研究组[38]则是通过理论计算的方法给予了合理地解释. 他们计算了如图11所示的发色团38～41的偶极矩, 结果表明, 这些“X”型发色团的偶极矩要明显低于其类似结构的一维发色团, 因此, “X”型发色团在凝聚态下更容易形成非中心对称的结构, 从而有利于获得更大的宏观二阶非线性光学效应.

Td/℃ 283 310 298

621 1023 618 1091 628 8 620 728

244 252 166 172

β值通过超瑞利散射法(HRS)测定得到, 溶剂为二氯甲烷, 激光波长是

10 nm; β0值通过双能级模型计算得到; Td为热失重5%对应的温度.

对于“X”型二维发色团[36], 由于其跃迁偶极的分

图10 基于三苯胺的“Y”型发色团33～36的结构图

Figure 10 Chemical structures of “Y” type chromophores 33～36 based on triphenylamine

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图11 “X”型发色团37～41的结构图

Figure 11 Chemical structures of “X” type chromophores 37～41

目前, 二维发色团体系中研究得最多的还是八极子型. 如图12所示, Cho等[39]将不同类型的八极子型发色团和类似的一维发色团的性能进行了对比, 具体数据见表2. 可以明显看到, 八极子型发色团的光学透明性相对一维发色团有明显的改善, 如发色团42b比发色团

42b'的λmax紫移了近50 nm, 而β值却得到了明显地提高(如发色团43d比发色团43d'的β值增加了54×10

－30

esu), 有效缓解了一维发色团分子中普遍存在的“非线性-透光性”矛盾. 而且, 对比这三种不同的八极子型发色团, 发现当给体固定时, 发色团43的β值最高, 说明

图12 八极子型发色团42～44和相应的一维发色团42′～44′的结构图

Figure 12 Chemical structures of octupolar chromophores 42～44 and the corresponding chromophores 42′～44′ with one-dimension configuration

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表2 八极子发色团和一维发色团的性能对比

Table 2 The comparison of the performance between octupolar chromophores and the corresponding chromophores with one-dimension configuration 发色团 D

λmax/ βHRS/ β0 / Td /nm

(10−30 esu)

℃42b NMe2 394 40 24 23042d Piperidyl 399

210

43a Oe 340 48 34 26543c NEt2 428 116 63 27843d Piperidyl 405

151

256

43e NPh2 424 141 78 28044c NEt2 406 46 27 31044d Piperidyl 388 72 47 302b' NMe2 441 43 22 42d' Piperidyl 442

16 43a' Oe 378 66 42 43c' MNEt2 450 85 43 43d' Piperidyl 424 97 53 44c' NEt2 426 33

18 44d'

Piperidyl 402

在发色团分子中M, 双键体系的平面性更好, 有利于分子内的电荷传输和转移. 在此思想的指导下, Cho等[40]又设计合成了两类八极子型发色团, 如图13所示, 发色团45～48是在八极子的核上直接接入给电子基团, 而在其外围则引入不同程度的拉电子基, 此类发色团的β值最大值达到了319×10

－30

esu, 而λmax仅445 nm. 发色团

49和50则恰恰相反, 它们的核上直接引入的是拉电子基团, 通过调节共轭桥的长度和给体的结构来优化发色团的性能. 测试结果表明, 共轭桥的延长有效地增大了发色团的β值, 当给体基团是NPh2, n＝3时, β值最大为223×10

－30

esu,

而且, 共轭桥的延长并没有影响发色团

的热稳定性, 此发色团的Td (热失重5%对应的温度)竟然超过了400 ℃.

另外, Hennrich等[41]在含炔键发色团44的基础上进行拓展, 将其给体和受体的位置互换, 合成了如图14所示的发色团52～54, 它们也体现出独特的电子行为.

随后, 为更好实现推拉电子结构之间的加和性, 我们[42]通过Suzuki反应将单个发色团的给体部分相连, 形成所谓的“H”型发色团, 并将其键合到高分子中, 得到如图15所示的高分子P1～P3. 由于“H”型结构的存在, 优化了高分子中发色团片段的排列和取向, 有效地提高了高分子的二阶非线性光学效应. 如高分子P1, 其序参数与相应的含单个发色团的侧链型高分子相比, 提高了近一

倍, 而高分子P2, 其d33值达到了57 pm/V,

图13 八极子型发色团45～51的结构图

Figure 13 Chemical structures of octupolar chromophores 45～51

图14 八极子型发色团52～54和44的结构图

Figure 14 Chemical structures of octupolar chromophores 52～54 and 44

而且由于吲哚基团的存在, 以及“H”型结构对发色团片段之间聚集作用的有效缓解, 高分子P2也体现出良好的光学透明性. 陆国元等[42]则将发色团固定到9,10-二氢蒽上, 如图16所示, 形成的“H”型发色团通过非共轭体系连接并呈相同取向的排列, 也大大提高了发色

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图15 含“H”型发色团片段的高分子P1～P3的结构图

Figure 15 Chemical structures of polymers P1～P3 containing H-type chromophores

了明显的紫移, 在二氧六环溶剂体系时, λmax的紫移幅度高达23 nm, 有效地提高了其光学透明性, 然而, λmax 的紫移也意味着分子内电荷跃迁的能带变大, 导致发色团β值的降低. 因此, 发色团56的β值虽然是发色团57的2.45倍, 对于单个发色团体系, 降低了近20%. 由此可见, 设计含多个推拉电子结构的发色团时, 不同推拉结构之间的连接方式和相对位置具有很重要的影响作用.

图16 发色团55a～55e的结构图

Figure 16 Chemical structures of chromophores 55a～55e

团的β值, 与单边的一维发色团相比, β值提高了近4倍, 相对于单个发色团, β值也提高了近2倍, 而且, 此类发色团在不同的溶剂体系中, 也保持了良好的透光性.

廖毅等[43]则将发色团的取向固定得更彻底, 如图17所示, 他们把发色团的头尾均通过大环体系连接, 将3个发色团捆绑起来, 使得它们呈平行排列, 形成发色团56. 测试结果表明, 发色团56相对于57, 其λmax产生

图17 发色团56和57的结构图

Figure 17 Chemical structures of chromophores 56 and 57

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李倩倩等：有机二阶非线性光学发色团的研究进展

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3 利用分子间的相互作用

Jen小组

[44]

对发色团58～61的测试结果表明, 由于Ar-ArF作用, 发色团60的r33值(108 pm/V)相对于58 (51 pm/V)和59 (52 pm/V)提高了两倍, 该分子在极化过程中Ar—ArF作用示意图如图20所示. 而将58和59以1∶1比例混合后得到的复合材料, 其r33值可提高到130 pm/V. 另外, 可自组装的分子60在二元发色团体系中能够作为主体, 提高体系的发色团浓度和r33值. 如将61和60分别以1∶3和1∶1比例混合, 得到复合材料的r33值不

利用发色团分子间的非共价键作用将其

进行有序化组装, 如图18和19所示, 芳环与全氟芳环形成有序的无穷尽的分子堆积[45], 进而形成超分子化合物, 这类超分子的形成条件十分温和, 因而许多对温度和化学环境较为敏感的高μβ值发色团可以通过这种技术引入到电光材料中, 并且, 所获得超分子具有很好的可加工性和光学透明性.

图18 发色团58～61的结构图

Figure 18 Chemical structures of chromophores 58～61

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图19 (a)苯环、(b)全氟苯环、(c)苯环-全氟苯环-苯环晶体中Ar—Ar, ArF—ArF, Ar—ArF作用示意图

Figure 19 Ar—Ar, ArF—ArF, and Ar—ArF in the crystal of (a) benzene, (b) hexafluorobenzene, and (c) alternating stacks of ben-zene-hexafluorobenzene co-crystal

图20 发色团60通过Ar-ArF作用自组装结构示意图

Figure 20 Graphical illustration of the alignment formation of self-assembled chromophore 60 by Ar-ArF interactions

可思议地分别达到275和327 pm/V, 其中327 pm/V是目前已经报道的有机高分子材料中最高的数值, 是最好的无机晶体LiNbO3二阶非线性光学效应(32 pm/V)的十倍.

上述的捆绑法或是利用分子自组装的方式均能较好地抑制使发色团中心对称排列的静电相互作用. Dal-ton等[46]反其道而行之, 他们设计了如图21所示的, 含有中性态和两性离子的反平行发色团62, 理论计算表明此类分子的偶极矩接近于这两个组分发色团的偶极矩之差, 因而有效地降低了发色团的偶极矩相互作用, 超瑞利散射(Hyper-Rayleigh Scattering, HRS)测试则表明, 发色团62的二阶非线性光学效应却接近于这两个组分发色团的β值之和, 大大提高了发色团的β值. 而且, 此反平行的自组装方式可能对构筑低偶极矩或是零偶极矩的LB膜或化学吸附也有着重要用途.

基于Dalton等的理论基础, 钱国栋等[47]设计了如图22所示的发色团63, 与上述发色团类似, 这种二维的含中性态和两性离子的发色团表现出很高的二阶非线性光学效应, 其掺杂到高分子中测得的d33值约为同等条件下中性态发色团的5倍, 两性离子发色团的8倍, 而

图21 发色团62的结构图

Figure 21 Chemical structure of chromophore 62

且, 其偶极矩较小, 是一种提高发色团非线性光学效应的新途径.

4 结束语

本文对近些年有机二阶非线性光学发色团的研究进展进行了较为全面的综述. 经过近三十年的研究, 以发色团组分为核心成分的有机/高分子二阶非线性光学

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李倩倩等：有机二阶非线性光学发色团的研究进展

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图22 发色团63的结构图

Figure 22 Chemical structure of chromophore 63

材料的研究已经取得了较大进展, 总结了许多有用的经验和理论. 可是, 要实现这类材料的市场化和商品化, 仍然需要解决一些问题, 最为关键的就是突破材料各参数性能的全面综合优化的瓶颈. 这需要从三个方面着手: (a)发色团单元性能的优化. 虽然目前发色团的性能已经得到充分的优化, 可是其稳定性(包括热稳定性和光稳定性)和光学透明性仍需要改进. (b)发色团微观非线性光学效应的宏观最大化体现以及高分子体系综合性能的优化. 将发色团的高β值尽量叠加为材料宏观非线性光学性能仍然具有较大的挑战性. 间隔基团的引入和枝状结构的构筑仍然需要探索并总结更为清晰的构性关系, 同时, 高分子体系自身性能的优化也存在一定的问题, 如稳定性、加工性等. (c)材料的器件化和集成. 获得了综合性能优异的二阶非线性光学材料, 还需要转变为高效率的器件, 这就存在加工工艺的问题, 如何优化器件制备的程序才可以尽可能发挥非线性光学材料的性能. 而且, 二阶非线性光学材料与其它材料的有效相容及集成也是一个难题.

上述问题的解决已经不是局限于二阶非线性光学材料研究的本身, 还涉及到其它的学科和各个领域. 而在有机/高分子二阶非线性光学材料的研究过程中, 也已经出现了各领域的交叉和不同学科的融合, 也有科学家将液晶的有关概念引入非线性光学材料, 还有通过电场诱导产生分子旋转的马达以期实现非线性光学效应等[48]. 这些工作表明, 科学家们已经考虑借助其它领域的有益经验和先进成果来解决非线性光学材料领域的一些问题. 同时, 二阶非线性光学材料也逐步拓展并应用到其它的一些领域. 这些可称之为“互动”的研究无疑将有助于二阶非线性光学研究领域的进一步发展. 尽管目前电光高分子离真正应用尚有一段距离, 但有理由相信, 在各学科充分交叉, 各领域科学家共同努力下, 随着研究的不断深入, 这类材料的综合性能将得到不断提高, 在不远的将来会进入市场, 为人类的生产和生活

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(Y1008081 Zhao, X.)

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