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基于杜瓦苯的全息高分子材料

2022-04-22

  杜瓦(Dewar)曾经认为:苯的结构是平面型的双环结构。双环结构虽然后来被证明不是苯的分子结构,却因此得名为杜瓦苯。Tamelen和Pappas于1962年首次成功合成了1,2,5-三叔丁基杜瓦苯,次年他们又合成了无取代基的杜瓦苯。可以认为,杜瓦苯是苯的一种价键异构体。在光照下,杜瓦苯结构可以转变为苯环结构。由于杜瓦苯与苯的电子结构差异较大,两者之间存在较大的折射率差异。因此,可以将杜瓦苯应用于全息高分子材料。

  杜瓦苯稳定性较差,即使在避光条件下也会自发转变为苯。因此,基于杜瓦苯的全息材料难以长时间保存。为解决这一问题,美国加州大学圣塔芭芭拉分校Hawker等合成了杜瓦苯丙烯酸酯。具有吸电子作用的酯基可以抑制杜瓦苯在暗光下自发转变为苯的反应。此外,通过聚合反应使杜瓦苯成为高分子主干网络的一部分,可以进一步提高杜瓦苯的稳定性。他们将该杜瓦苯丙烯酸酯与二乙烯基苯、异丙基噻吨酮(作为光敏剂)混合均匀,然后通过热引发聚合形成交联的高分子网络,得到了基于杜瓦苯的全息高分子材料。

  在波长为407m的相干激光照射下,相干亮区中的异丙基噻吨酮吸收光子,再将能量传递给杜瓦苯基团,使杜瓦苯结构转变为苯环结构,与相干暗区产生折射率差异,形成全息光栅结构。当采用总光强为12mW/cm2的相干光进行全息记录时,全息高分子材料的衍射效率在曝光40s后达到最大(~60%,图8-14)。基于杜瓦苯的全息高分子材料在全息记录过程中未发生聚合反应,因此无体积收缩,形成的全息光栅结构具有良好的对称性。

  文章内容引用自专业教材,以便高分子科学工程、光学工程等领域的科技工作者作研究参考,未经本书原作者的许可,任何第三方不得复制或者转载本文内容。