© 2010 г. И. Б. Захарова*, канд. физ.-мат. наук; О. Е. Квятковский**, доктор физ.-мат. наук; Г. М. Ермолаева***, канд. физ.-мат. наук; Н. Г. Спицына****, доктор хим. наук; В. Б. Шилов***, доктор техн. наук
**** Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, Санкт-Петербург
**** Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург
**** НПК “Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова”, Санкт-Петербург
**** Институт проблем химической физики РАН, г.Черноголовка, Московская обл.
**** Е-mail: Zakharova@rphf.spbstu.ru
Исследованы нелинейные оптические свойства, оптическое ограничение, нелинейность второго и третьего порядков в новом классе нековалентно связанных фуллерен - порфириновых комплексов. Проведены квантово-химические расчеты оптимальной геометрии, энергии связи, электронной структуры и нелинейных оптических свойств донорно-акцепторных фуллерен - порфириновых комплексов. В результате образования комплекса молекулярная поляризуемость второго порядка возрастает по сравнению с порфиринами на 2–3 порядка в зависимости от ориентации молекулы, молекулярная восприимчивость третьего порядка возрастает на 2 порядка. На тонких пленках и в растворах комплексов измерено нелинейное поглощение. В пикосекундных режимах на длине волны 560 нм насыщение поглощения наблюдается при плотности энергии импульса выше 0,01 Дж/см2. Предложена модель увеличения оптической нелинейности в комплексах по сравнению с молекулярными компонентами.
Ключевые слова: фуллерен, металлопорфирины, нелинейно-оптические свойства, донорно-акцепторные комплексы, оптическое ограничение.
Коды OCIS: 190.4710, 300.0300
УДК 621.378.34
Поступила в редакцию 07.09.2009
ЛИТЕРАТУРА
1. Geng L., Wright J.C. Measurement of the resonant third-order nonlinear susceptibility of C60 by nondegenerate four-wave mixing // Chem. Phys. Lett. 1996. V. 249. № 1–2. P. 105–111.
2. Tang N., Partanen J.P., Hellwarth R.W., Knize R.J. Third-order optical nonlinearity of C60, C70, and CS2 in benzene at 1.06 μm // Phys. Rev. B. 1993. V. 48. № 11. P. 8404–8408.
3. Senge M.O., Fazekas M., Notaras E.G.A., Blau W.J., Zawadzka M., Locos O.B., Mhuircheartaigh E.M.Ni. Nonlinear Optical Properties of Porphyrins // Adv. Mater. 2007. V. 19. № 19. P. 2737–2774.
4. Xenogiannopoulou E., Medved M., Iliopoulos K., Couris S., Papadopoulos M.G., Bonifazi D., Sooambar C., Mateo-Alonso A., Prato M. Nonlinear optical properties of ferrocene- and porphyrin-[60] fullerene dyads // Chemphyschem. 2007. V. 7. № 8. P. 1056–1064.
5. Signorini R., Bozio R., Prato M. Fullerenes: From Synthesis to Optoelectronic Properties. Dordrecht: Kluwer, 2002. 440 p.
6. Kiran P.P., Reddy D.R., Maiya B.G., Dharmadhikari A.K., Kumar G.R., Desai N.R. Enhanced optical limiting and nonlinear absorption properties of azoarene-appended phosphorus (V) tetratolylporphyrins // Appl. Opt. 2002. V. 41. № 6. P. 7631– 7636.
7. Rath H., Sankar J., PrabhuRaja V., Chandrashekar T.K., Nag A., Goswami D. Core-Modified Expanded porphyrins with large third-order nonlinear optical response // J. Am. Chem. Soc. 2005. V. 127. № 3. P. 11608–11609.
8. Liu Z.-B., Tian J.-G., Zheng J.-Yu., Li Z.-Yu., Chen S.-Q., Zhu Y. Active tuning of nonlinear absorption in a supramolecular zinc diphenylporphyrin-pyridine system // Opt. Express. 2006. V. 14. № 7. P. 2770– 2775.
9. Sendhil K., Vijayan C., Kothiyal M.P. Nonlinear optical properties of a porphyrin derivative incorporated in Nafion polymer // Opt. Мater. 2005. V. 27. № 10. P. 1606–1609.
10. Collini E., Ferrante C., Bozzio R., Lodib A., Ponterinib G. Large third-order nonlinear optical response of porphyrin J-aggregates oriented in self-assembled thin films // J. Mater. Chem. 2006. V. 16. № 16. P. 1573–1578.
11. Brusatin G., Signorini R. Linear and nonlinear optical properties of fullerenes in solid state materials // J. Mater. Chem. 2002. V. 12. № 7. P. 1964–1977.
12. Granovsky A.A. http://classic.chem.msu.su/gran/ gamess/ index.html.
13. Schmidt M.W., Baldridge K.K., Boatz J.A., Elbert S.T., Gordon M.S., Jensen J.J., Koseki S., Matsunaga N., Nguyen K.A., Su S., Windus T.L., Dupuis M., Montgomery J.A. General atomic and molecular electronic structure system // J. Comput. Chem. 1993. V. 14. № 11. P. 1347–1363.
14. Zakharova I.B., Makarova T.L., Serenkov I.T., Virki D.A. Preparation and optical characterization of C60Brx thin films // Mol. Мat. 2000. V. 13. P. 335–338.
15. Zakharova I.B., Makarenko I.V., Makarova T.L., Nashchekin A.V., Petrov V.N., Razbirin B.S., Starukhin A.N., Belyakov L.V. Initial stage of condensation of C60 films on semiconducting substrates of different chemical nature // Fullerenes, nanotubes, and carbon nanostructures. 2004. V. 12. № 1–2. P. 537–543.
16. Zakharova I.B., Donenko E.A., Birylin Yu.F., Sharonova L.V., Makarova T.L. Optical and vibrational properties of thin film Fullerene-Zinc(II) tetraphenylporphyrin complexes // Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructures. 2008. V. 16. № 5–6. P. 424–429.
ПОЛНЫЙ ТЕКСТ
