有機イオン塩系高性能非線形光学材料の開発

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07246101
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 中西 八郎 東北大学, 反応化学研究所, 教授 (50240651)
• 研究分担者: 加藤 政雄 東京理科大学, 基礎工学部, 教授 (70214400)
• キーワード: 2次分子超分極率 / ハイパーレイリー散乱法 / イオン性色素 / ハロゲン置換効果 / アゾ色素 / 光架橋 / 電場配向 / 経時安定性

研究概要

イオン性分子種と対応する中性分子種について、2次分子超分極率(β)を比較検討するために、MOPAC(MNDO法PM3)を用いた計算化学的な評価を行なうとともに、一部については、Nd:YAGレーザーを基本波とするハイパーレイリー散乱法によってβを求めた。その結果、スチルバゾリウムカチオンとニトロスチルベン、ベンゼンスルホン酸アニオンとベンゼンスルホン酸エステル、安息香酸アニオンと安息香酸エステルの比較では、ほとんどの場合において、イオン種の方が対応する中性種より大きなβを示すことが明らかとなった。すなわち、イオン性色素では共役系に電荷が存在していることで、本質的に大きな分極構造をとり、そのために大きな非線形光学特性を示すということが明らかにされた。また、特にスチルバゾリウム誘導体について置換効果を検討したところ、ハロゲン置換体が無置換体と同程度の吸収端であるにもかかわらず無置換体より大きなβを示すことが明らかとなり、ハロゲン置換が非線形光学特性の高揚に有効であることがわかった。
アゾ色素系およびビフェニル系非線形活性分子のビニル誘導体、光架橋性分子のビニル誘導体の合成を行ない、それらの共重合体を得た。また、光架橋性アゾ色素のビニル誘導体の合成も行ない、その単独重合によってポリマーを得た。これらのポリマーについて電場配向・光架橋処理を行ないSHGメーカーフリンジ法により非線形光学定数を測定したところ、大きなd値が求められ、またその経時安定性が良好であることを見い出した。

研究成果

• [文献書誌] 段,岡田,及川,松田,中西: "Second-Order Hyperpolarizabilities of Organic Ionic Species" Mol.Cryst.Liq.Cryst.267. 89-94 (1995)
• [文献書誌] 段,木村,岡田,及川,松田,加藤,中西: "Second-Order Hyperpolarizabilities of Aromatic Carboxylates without Visible Absorption" Jpn.J.Appl.Phys.34. L1161-L1163 (1995)
• [文献書誌] 橋立,長崎,加藤,松田,中西: "Photocrosslinkable Second-OrderNonlinear Optical Polymers Synthesized by Cationic Copolymerization" Polym.Adv.Technol.6. 626-631 (1995)
• [文献書誌] 段,岡田,及川,松田,中西: "Comparatively Large Second-Order Hyperpolarizabilities of Aromatic Ions with Short Cutoff Wavelength" Nonlinear Opt.(発表予定).
• [文献書誌] 段,木村,岡田,及川,松田,加藤,中西: "Organic Species with Short Cutoff Wavelength and Large Second-Order Hyperpolarizability" Mol.Cryst.Liq.Cryst.(発表予定).
• [文献書誌] 加藤,神田,木村,松田,中西: "Synthsis of Polymers Bearing Azo-Dye Chromophore with Photocrosslinkable Moiety for Nonlinear Optics" Polym.Bull.(発表予定).