- A+
<section powered-by="xiumi.us" style="text-align: justify; white-space: normal; margin-top: 10px; margin-bottom: 10px; box-sizing: border-box;">
激光技术作为现代高科技重要手段之一，广泛应用于军事、医学、加工等领域。随着激光技术和自动化程度的不断提高，面临的激光伤害人眼和光学仪器等威胁越来越严重。激光防护材料和激光防护器件也因而成为当今的热门课题。
在激光防护材料中，防护效果不受波长局限的基于非线性光学（NLO）原理发展起来的激光防护材料逐渐取代了基于线性理论的传统防护材料。非线性光限幅材料以大π共轭体系{attr}3186{/attr}物为研究主体，如碳基材料、卟啉、酞菁等。团簇材料作为一类新型非线性光限幅材料，聚集了多种组分，而且具有精确的结构信息，可以在分子水平实现光限幅性能的调控。因此，具有对可见光透过率高的新型团簇非线性光限幅材料受到了广泛关注。
近日，中国科学院福建物质结构研究所方伟慧研究员等人以铝氧轮簇晶态材料为研究对象，通过轮簇拓展策略，构建了目前尺寸最大的铝氧轮簇，首次系统研究并对比了一系列不同尺寸轮簇在非线性光限幅方面的性能。
高核团簇聚集大量的共轭配体，对非线性光限幅性能提升有积极促进作用。在铝氧轮簇尺寸拓展策略方面，作者此前通过调控伯醇碳链长度实现了铝氧轮簇的拓展（Al8-Al16）（Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 16735-16740；DOI: 10.1002/anie.202007270）。继该工作后，作者发展了一种新组装策略取得了铝氧轮簇尺寸的突破。通过增加分子内氢键（-NH2：2×9）以及螯合位点（-OH: 3×6）促进轮簇的扭曲，从而成功地将铝氧轮簇扩大到了“S”形的18元环（Al18）。研究表明，小位阻的甲醇有利于增加轮簇扭曲程度，对轮簇尺寸拓展起到重要作用。对比实验证明，当固定外围芳香羧酸配体时，增加醇的位阻仅得到了平面形、“船”形和“皇冠”形的小尺寸轮簇。此外，轮簇的表面浸润性依赖于各自表面的有机配体。
根据轮簇的表面浸润性和溶解性，作者分别研究了他们在液态和固态状态下的三阶NLO性质。利用典型的开孔Z-扫描系统，作者测试了系列铝氧轮簇在532 nm 皮秒（4 μJ）激光场下的光限幅行为。结果显示，其防护机理为双光子非线性吸收。在相同的透过率下，聚集更多芳香配体的Al18轮簇具有较好的光限幅效应。此外，在轮簇中引入氟元素后，由于其分子内部丰富的氢键及氟元素较强的电负性，展现出更好的光限幅效应。
在该工作中，研究团队合成了目前最大的铝氧轮簇，并第一次系统地研究了铝氧轮簇的光限幅效应。该工作为轮簇尺寸拓展、理解三阶非线性光学构效关系、以及在分子水平上调控三阶非线性光学性能提供了借鉴。
论文信息：
Record Aluminum Molecular Rings for Optical Limiting and Nonlinear Optics
Yuan Li,# Chan Zheng,# San-Tai Wang, Ya-Jie Liu, Wei-Hui Fang,* Jian Zhang
Angewandte Chemie International Edition
DOI: 10.1002/anie.202116563
目前评论：0