專利名稱:一種非線性光學和鐵電材料有機金屬配合物及其合成與應用的制作方法
技術領域:
本發(fā)明涉及一種非線性光學和鐵電材料5-苯甲酸-四氮唑配體與鋅形成的配合物(分子式C8H4N4O2Zn)制備和應用。
背景技術:
鐵電材料是一種同時具有鐵電、壓電、熱釋電、電光、非線性光學等性能的多功能材料。所謂鐵電材料,是指晶體結構在不加外電場時就具有自發(fā)極化現(xiàn)象,其自發(fā)極化的方向能夠被外加電場反轉或重新定向的材料。材料的這種特性被稱為“鐵電現(xiàn)象”或“鐵電效應”。近些年來,鐵電材料發(fā)展極為迅速,已廣泛應用于電子技術、激光技術、紅外探測技術、超聲(和微波聲學)技術、固態(tài)記憶和顯示技術以及其他工程技術方面,而研制和生產(chǎn)性能優(yōu)良的鐵電材料,又是發(fā)展各種鐵電、壓電、熱電和電光等功能器件的基礎。因此,目前國際上對鐵電材料的研制和探索十分活躍。
目前人們對鐵電材料的研究和應用主要集中在無機材料上。無機鐵電材料由于具有高強度、高硬度、耐高溫、性能長期穩(wěn)定、使用壽命長等優(yōu)點而被廣泛應用,但是由于無機鐵電薄膜的制作需要高真空較高溫度的條件,使制作成本較為昂貴,不易制作大面積薄膜且需要采用硬質材料作基片,較大地限制了其應用。近年來,有機鐵電體薄膜也倍受青睞,主要是由于與無機鐵電材料相比,其具有易制成大面積薄膜、制作成本低、低溫制作條件、相對大的分子超極化率、大的電致伸縮應變能力、與空氣的抗聲阻匹配性有獨特的優(yōu)越性等優(yōu)點,同時由于其低溫制作條件而可以用柔軟的塑料作基片。但是由于有機鐵電材料的鐵電耦合系數(shù)較低,相對介電常數(shù)較小,性能、功能的長期穩(wěn)定性相對差一些,從而使其應用受到較大限制。因此,研究新型鐵電材料以克服無機或有機鐵電材料的固有缺陷已成為當前鐵電材料的研究重點。
近幾年來,具有鐵電效應的有機金屬配合物引起了人們的極大研究興趣,這是由于這類雜化材料經(jīng)過精心設計和調控,可以達到揚無機材料和有機材料各自優(yōu)點之長和避其缺點之短的“雜交優(yōu)勢”的效果,而且無機金屬離子和有機配體組份之間的相互作用,可以使此類材料呈現(xiàn)出新穎的性質。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就在于合成一種非線性和鐵電材料5-苯甲酸-四氮唑鋅配合物(分子式C8H4N4O2Zn),其技術方案如下 我們選擇鋅的溴化物(ZnBr2),4-氰基苯甲酸鈉(Na(4-cba)),疊氮鈉(NaN3)作為原料,其摩爾比為4∶2∶3,采用水作為溶劑,在水熱反應條件下,氰基與疊氮離子發(fā)生成環(huán)加成反應,生長了5-苯甲酸-四氮唑鋅的配合物的單晶。
我們測得該配合物的晶體結構,鋅離子通過5-苯甲酸-四氮唑離子連接成一個新穎的三維結構,結構參數(shù)如下 分子式為C8H4N4O2Zn,空間群為Pc,單胞參數(shù)為
α=γ=90°,β=96.162(8)°,Z=2,單胞體積
本發(fā)明提供的5-苯甲酸-四氮唑配體與鋅形成的配合物是在水熱條件下原位合成方法生長出的晶體。本發(fā)明所采用的材料制備工藝簡單、產(chǎn)率高及重復性好等優(yōu)點。
該配合物可能是一種新型的非線性光學和鐵電晶體材料,該材料的優(yōu)點是不易溶于一般的溶劑,熱分解溫度點高(空氣氛中可以穩(wěn)定到420℃),顏色淺,光吸收低,透光范圍大。
該發(fā)明所制備的非線性光學和鐵電晶體材料可應用于制造二次諧波發(fā)生器,上、下頻率轉換器,光參量振蕩器等非線性光學器件以及用于存儲和恢復信息、傳輸光信息、圖像顯示和全息照像中的編頁器、鐵電光閥陣列作全息照像的存儲等。
具體實施例方式 1、化合物的制備 稱取等摩爾量的對氰基苯甲酸(4-Hcba)與氫氧化鈉(NaOH),加入裝有水溶液的燒杯中,攪拌讓其充分反應,然后加熱到80℃左右,把水蒸干,得到對氰基苯甲酸的鈉鹽(Na(4-cba))。
稱取ZnBr2(1.0mmol),Na(4-cba)(0.5mmol)和NaN3(1.0mmol),加入15mL的蒸餾水,裝入密閉的25mL的反應釜中,升溫至130~140℃,恒溫3天,隨后以1攝氏度/小時的速率降溫至室溫,便可得到晶體。經(jīng)X射線單晶衍射分析,確定該晶體為[Zn(N4CC6H4COO)]。
2、性能測試 我們對得到的5-苯甲酸-四氮唑鋅配合物進行光學性能測試,其二階非線性光學效應約為KDP的2.5倍。該配合物的極化強度P與外施電場強度E的關系曲線表明具有明顯的鐵電效應。
權利要求
1.一種非線性光學和鐵電材料有機金屬配合物,其特征在于該配合物分子式為[Zn(N4CC6H4COO)],空間群為Pc(No.7),單胞參數(shù)為a=4.8244(5)
b=8.2293(11)
c=10.5946(10)
α=γ=90°,β=96.162(8)°,Z=2,單胞體積V=418.19(8)
2.一種權利要求1的非線性光學和鐵電材料有機金屬配合物的制備方法,其特征在于在水熱條件下通過原位合成的方法制得。
3.如權利要求2所述的非線性光學和鐵電材料有機金屬配合物的制備方法,其特征在于反應物ZnBr2,Na(4-cba),NaN3的摩爾比為4∶2∶3,采用水作為溶劑,水熱反應升溫至130~140℃,降溫速率為1攝氏度/小時。
4.一種權利要求1的鋅的5-苯甲酸-四氮唑配合物的用途該材料應用于制造二次諧波發(fā)生器,上、下頻率轉換器,光參量振蕩器以及用于存儲和恢復信息、傳輸光信息、圖像顯示和全息照像中的編頁器、鐵電光閥陣列作全息照像的存儲。
全文摘要
一種非線性光學和鐵電材料有機金屬配合物涉及5-苯甲酸-四氮唑配體與鋅形成的配合物制備和應用。在水熱條件下通過原位合成的方法制得。該配合物分子式為[Zn(N4CC6H4COO)],空間群為Pc(No.7),單胞參數(shù)為a=4.8244(5),b=8.2293(11),c=10.5946(10),α=γ=90°,β=96.162(8)°,Z=2,單胞體積V=418.19(8)3。該材料可應用于制造二次諧波發(fā)生器,上、下頻率轉換器,光參量振蕩器以及用于存儲和恢復信息、傳輸光信息、圖像顯示和全息照像中的編頁器、鐵電光閥陣列作全息照像的存儲。
文檔編號G11B9/02GK101560218SQ20081007091
公開日2009年10月21日 申請日期2008年4月18日 優(yōu)先權日2008年4月18日
發(fā)明者艷 李, 鄭發(fā)鯤, 鄒文強, 郭國聰, 陳其湧, 吳美鳳 申請人:中國科學院福建物質結構研究所