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自從1986年Frazier等首次報道有關金屬有機化合物的非線性光學(NLO)性質以來,金屬有機非線性光學材料由于超極化率大、響應快、結構和品種多樣性及易進行分子修飾等優點,近年來引起人們濃厚的興趣,并正以驚人的速度向材料科學的各個領域滲透。
二茂鐵衍生物作為金屬有機中一個比較活躍的新興研究領域,在二階NLO領域里有巨大的潛在應用價值。在非線性材料中,電子在特定方向上發生移動。例如在給體-受體共軛分子中,電子易偏向受體而不是給體,這種對線性極化效率的額外作用稱為超極化效應,它是光學非線性效應的根源。給體-受體型二茂鐵衍生物在共軛體系的兩端分別連有電子給體和受體,這樣更易于發生分子內電荷轉移,能有效地誘導體系的非對稱極化,使共軛體系盡可能地得到擴展和延伸,因而分子具有較大的非線性極化率。根據此性質可設計具有氧化還原開關效應的分子器件(具有氧化還原開關效應的二茂鐵衍生物如圖2所示)。有實驗數據表明,二茂鐵衍生物分子的某些非線性光學性能明顯優于類似結構的苯衍生物。現已合成了多種具有非線性光學特性的二茂鐵衍生物。目前,二茂鐵類金屬有機化合物的設計和合成研究工作不斷深入,通過電場誘導二次諧波(EFISH)方法測定分子的二階非線性極化率,從分子層次上研究結構對二階非線性光學性質的影響,這些研究工作必將大大推動光電功能。