近红外波段激光调Q染料的结构与光谱

### 近红外波段激光调Q染料的结构与光谱 #### 概述 本文主要探讨了近红外波段激光调Q染料的结构及其光谱特性，着重介绍了几种新型调Q染料的研发成果。这些染料具有良好的光化学稳定性和热稳定性，因此能够实现长时间稳定的工作状态。研究团队在1980年成功开发出了BDN（双(4一二甲基氨基二硫代苯乙烯)锦）以及BDN-PMMA染料片，并在1981年进一步研发出了两种新的近红外波段调Q染料。 #### BDN及BDN-PMMA染料片 - **BDN**：这是一种基于NiS4C4H4为核心衍生出来的化合物，属于锦硫络合物类别。BDN具有出色的光化学稳定性和热稳定性，能够在高功率密度下进行长时间工作。实验数据显示，在31.2兆瓦/厘米^2的功率密度下，染料盒可以连续工作超过20万次；而在12次/分的频率下，输入能量为8焦耳时，染料片也已经成功工作了3万次以上。 - **BDN-PMMA**：这种染料片是一种复合材料，通过将BDN嵌入PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）基质中制备而成，同样具有优良的性能。 #### 新型近红外波段调Q染料 - **核心结构**：1981年研发的两种新型近红外波段调Q染料同样是以NiS4C4H4为核心，通过不同的取代基团来调整其最大吸收峰的位置。 - **分子轨道计算**：根据半径经典法计算得到，这类锦硫络合物的基态构型为(2b1..)2(2b2g)2(3αg)2(2bsg)2(4αg)2(3b2g)0(3b1g)0。其中，靠近红外区的强吸收是由一个电子跃迁引起的，即从(2b1..)能级跃迁到(3b2g)能级。 - **取代基对吸收峰的影响**： - 当引入吸电子基团时，对电子跃迁的影响较小，最大吸收峰位置基本不变。 - 而当引入供电子取代基时，最大吸收峰则会向长波方向移动。供电子能力越强的取代基，会使最大吸收峰的位置向更长的波长方向移动得更多。 #### 分子结构与稳定性 - **结构特点**：这类锦硫络合物的分子结构呈现出四方平面形状，大π键垂直于平面，具有较大的离域能。其基态构型为1Ag态，每个成键轨道都充满电子，自旋为零，这使得该类化合物具有非常低的能量状态，从而展现出优异的光化学稳定性和热稳定性。 - **稳定性**：由于分子中的每个成键轨道都被电子填满，分子处于自旋为零的低能态，这保证了其在高功率激光作用下仍能保持较长的工作寿命。 #### 结论 通过对近红外波段激光调Q染料的研究，不仅丰富了激光材料领域的理论基础，还为实际应用提供了更多选择。特别是对于需要在特定波长范围工作的激光器来说，这类染料的开发具有重要意义。未来的研究还可以进一步探索更多类型的取代基，以获得更宽范围的吸收波长覆盖，满足不同应用场景的需求。