CN112441871B - 有机光电材料的改性方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于有机光电材料领域,公开了一种有机光电材料的改性方法及应用。它是有机光电材料溶液在极性不同的有机溶剂蒸汽中挥发,得到晶体结构不同的微米有机光电材料,用于改性同一种有机光电材料,制备分别符合法布尔‑珀罗谐振模式和回声壁谐振模式的谐振腔。本发明所提供的改性方法,操作简单,便于操控,所得产品纯度高,节约成本。本发明适用于有机光电材料改性,尤其适用于将同一种有机光电材料改性为不同晶体构型以符合不同谐振模式的微米有机光电材料。
Description
技术领域
本发明属于有机光电材料领域,涉及一种有机材料的改性方法及应用,具体地说是一种有机光电材料的改性方法及应用。
背景技术
激光器由三个基本元素构成:泵浦源、谐振腔和增益介质。其中最重要的就是增益介质,因为无论是什么结构类型的激光器要实现光放大,都需要光在增益介质中发生受激辐射,而有机半导体特别是有机晶体就是一种很好的激光增益介质材料。谐振腔就相当于是一个承载激光成长的容器,这种光学结构让光在其内部不断被放大最后输出,还可以对输出光的模式进行选择,只有符合条件的模式才能够出射,常用的谐振腔是法布里-珀罗(F-P)谐振腔和回音壁模式(Whispering gallery mode,简称:WGM)。
F-P谐振腔一般由两个面组成,光在两个面之间来回反射,同时被其中的激光增益介质不断放大,最后符合条件的光束被选择输出形成激光,为了得到高质量的F-P谐振腔,一般情形下需要提高腔外表的光滑程度来使光尽量少的被耗散掉和减小腔体的尺寸来加强光的限域效应,但是随着尺寸的减小,这些问题就会面临很大的技术瓶颈,成本也会越来越高。
WGM模式一般是指在圆形或多边形的微盘内光沿着微盘边缘的内部连续不断进行着全反射形成闭合光路,同时被微盘内部的光学增益介质不断放大,最后符合条件的光束被选择输出形成激光,WGM模式激光器的品质因子Q值很高,光能极好地被限制在腔体内部,耗散非常之小,模式体积也较小。
在过去,无机材料的应用最为广泛,自从人类能自己合成有机材料之后,工艺得到了很大的改善和提高,成本也越来越低廉,并且在激光器的应用上可以实现增强介质和谐振腔的结合。所以,研究有机激光器的热点一直在有机光电材料上。由于有机光电材料具有独特的长程有序性、分子间有更紧密的堆积、分子间作用力比较强等特性,使得有机光电材料载流子迁移率很高,因此有机光电材料在激光器领域也得到了越来越广的应用。
为了将有机光电材料应用到各种微型大规模集成光电器件中去,这就需要有机光电材料大小和形状都是可控的;而传统的生长或合成方法一般都是预生长的方法或液相转移等,这些技术都是以单一溶剂溶解后,令溶剂自然挥发,所生长出的晶体构型随机性大,无法简单有效地筛选出符合具体谐振模式的有机晶体结构,所以,需开发一种对有机光电材料的改性方法实现有机光电材料的大小和形状的可控。
发明内容
为解决现有技术中存在的以上不足,本发明旨在提供一种有机光电材料的改性方法及应用,以达到控制有机光电材料的大小和形状的目的。
为实现上述目的,本发明所采用的技术方案如下:
一种有机光电材料的改性方法,它是取有机光电材料A溶于有机溶剂B中,利用有机溶剂C的蒸汽带动挥发,即得微米有机光电材料D;
所述有机光电材料A的化学通式为
其中,R1和R2分别为H、CnH(2n+1)、C6nH(4n+1)或卤代基,n=1~5;
作为本发明的另一种限定,所述有机溶剂B为1,4-二氧六环;
作为本发明的第三种限定,所述有机溶剂C为乙酸乙酯、四氢呋喃、二氯甲烷或异丁醇;
本发明还提供有机光电材料的改性方法的一种应用,所述有机光电材料的改性方法用于改性有机光电材料的晶体结构,以达到控制有机光电材料晶体结构的大小和形状。
由于采用了上述的技术方案,本发明与现有技术相比,所取得的有益效果是:
(1)本发明所提供的有机光电材料的改性方法,在有机光电材料溶解后,在不同极性的有机溶剂蒸汽中,改变有机光电材料的晶体构型,随着有机溶剂极性慢慢变大结构会由2D多边形结构向1D线型结构转变,从而实现控制有机光电材料的晶体构型的大小和形状的改变;
(2)本发明所提供的有机光电材料的改性方法,主要通过饱和蒸汽实现,所需设备简单,工艺过程易操控,所得产物纯度高,节约成本;
(3)本发明改性得到的有机光电材料,具有表面光滑,使得同一种有机光电材料既可以制备成符合F-P谐振模式的晶体构型,也可以制备成符合WGM谐振模式的晶体构型;
(4)本发明改性得到的有机光电材料为微米级光电材料可以应用于各种微型大规模集成光电器件中,实现批量制备高质量高密度的微腔激光器阵列。
综上所述,本发明所提供的有机光电材料的改性方法及应用,能够通过简单、易操控的工艺步骤,实现对同一种有机光电材料的晶体构型大小及形状的可控改变,用以符合不同模式下的谐振要求;
本发明适用于一种有机材料的改性,尤其适用于有机光电材料的改性,用于将同一种有机光电材料改性为符合不同谐振模式的晶体结构。
附图说明
下面结合附图及具体实施例对本发明作更进一步详细说明。
图1为F-P谐振模式示意图;
图2为WGM谐振模式示意图;
图3和图4分别为本发明实施例1中微米有机光电材料D1的显微镜照片和扫描电子显微镜照片;
图5和图6分别为本发明实施例1中微米有机光电材料D2的显微镜照片和扫描电子显微镜照片;
图7和图8分别为本发明实施例2中微米有机光电材料D3的显微镜照片和扫描电子显微镜照片;
图9和图10分别为本发明实施例3中微米有机光电材料D4的显微镜照片和扫描电子显微镜照片。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明。应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和理解本发明,并不用于限定本发明。
实施例1一种有机光电材料A1的改性方法
2)20L乙酸乙酯加热至沸腾,利用乙酸乙酯蒸汽通入10L混合料液X1,带动混合料液X1中的1,4-二氧六环挥发,完全挥发后,干燥,即得2kg微米有机光电材料D1。
其中,所得的微米有机光电材料D1的晶体构型为125μm的线型结构,如图3和图4所示,内表面相当于两个平行的光滑镜面,光在通过微米有机光电材料D1时,在D1的内表面来回反射并被不断放大,如图1所示,符合F-P谐振模式输出。
3)取上述微米有机光电材料D1溶解于10L 1,4-二氧六环中,经超声震荡,使微米有机光电材料D1充分溶解于1,4-二氧六环,得到10L混合料液X2;
4)20L四氢呋喃加热至沸腾,将所产生的四氢呋喃蒸汽通入10L混合料液X2,带动混合料液X2中的1,4-二氧六环挥发,完全挥发后,干燥,即得微米有机光电材料D2。
其中,所得的微米有机光电材料D2的晶体构型由微米有机光电材料D1的线型结构转化为10μm的六边形结构,如图5和图6所示,光在通过微米有机光电材料D2内部时,在D2的内表面螺旋反射并被不断放大,如图2所示,符合WGM谐振模式输出。
实施例2一种有机光电材料A1的改性方法
2)20L乙酸乙酯加热至沸腾,利用乙酸乙酯蒸汽通入10L混合料液X1,带动混合料液X1中的1,4-二氧六环挥发,完全挥发后,干燥,即得2kg微米有机光电材料D6。
所得的微米有机光电材料D3的晶体构型为6μm的线型结构,如图7和图8所示,D3内表面相当于两个平行的光滑镜面,光在通过微米有机光电材料D3时,在D3的内表面来回反射并被不断放大,符合F-P谐振模式输出。
实施例3一种有机光电材料A1的改性方法
2)20L二氯甲烷加热至沸腾,将所产生的二氯甲烷蒸汽通入10L混合料液X1,带动混合料液X1中的1,4-二氧六环挥发,完全挥发后,干燥,即得微米有机光电材料D4。
所得的微米有机光电材料D4的晶体构型为2.5μm的不规则六边形结构,如图9和图10所示,光在通过微米有机光电材料D4内部时,在D4的内表面螺旋反射并被不断放大,符合WGM谐振模式输出。
实施例4一种有机光电材料A1的改性方法
2)20L异丁醇加热至沸腾,将所产生的异丁醇蒸汽通入10L混合料液X1,带动混合料液X1中的1,4-二氧六环挥发,完全挥发后,干燥,即得微米有机光电材料D5。
所得的微米有机光电材料D5的晶体构型为四边形结构,光在通过微米有机光电材料D5内部时,在D5的内表面螺旋反射并被不断放大,符合WGM谐振模式输出。
实施例5一种有机光电材料A1的改性方法
2)20L四氢呋喃加热至沸腾,将所产生的四氢呋喃蒸汽通入10L混合料液X1,带动混合料液X1中的1,4-二氧六环挥发,完全挥发后,干燥,即得微米有机光电材料D6。
所得的微米有机光电材料D6的晶体构型为六边形结构,光在通过微米有机光电材料D6内部时,在D6的内表面螺旋反射并被不断放大,符合WGM谐振模式输出。
实施例6~9有机光电材料A2的改性方法
其中,实施例6微米有机光电材料D7的晶体构型为线型结构,内表面相当于两个平行的光滑镜面,光在通过微米有机光电材料D7时,在D7的内表面来回反射并被不断放大,符合F-P谐振模式输出。
实施例7~9中所得的微米有机光电材料D8~D10的晶体构型为多边形结构,光在通过微米有机光电材料D8~D10内部时,在D8~D10的内表面螺旋反射并被不断放大,符合WGM谐振模式输出。
实施例10~13有机光电材料A3的改性方法
其中,实施例10和实施例11中所得微米有机光电材料D11、D12的晶体构型为线型结构,内表面相当于两个平行的光滑镜面,光在通过微米有机光电材料D11、D12时,在D11、D12的内表面来回反射并被不断放大,符合F-P谐振模式输出。
实施例12和实施例13中所得的微米有机光电材料D13、D14的晶体构型为多边形结构,光在通过微米有机光电材料内部时,在D13、D14的内表面螺旋反射并被不断放大,符合WGM谐振模式输出。
实施例14~17有机光电材料A4的改性方法
其中,实施例14微米有机光电材料D15的晶体构型为线型结构,内表面相当于两个平行的光滑镜面,光在通过微米有机光电材料D15时,在D15的内表面来回反射并被不断放大,符合F-P谐振模式输出。
实施例15~17中所得的微米有机光电材料D16~D18的晶体构型为多边形结构,光在通过微米有机光电材料D16~D18内部时,在D16~D18的内表面螺旋反射并被不断放大,符合WGM谐振模式输出。
实施例18~21有机光电材料A5的改性方法
其中,实施例18和实施例20中所得微米有机光电材料D19、D21的晶体构型为线型结构,内表面相当于两个平行的光滑镜面,光在通过微米有机光电材料D19、D21时,在D19、D21的内表面来回反射并被不断放大,符合F-P谐振模式输出。
实施例19和实施例21中所得的微米有机光电材料D20、D22的晶体构型为多边形结构,光在通过微米有机光电材料内部时,在D20、D22的内表面螺旋反射并被不断放大,符合WGM谐振模式输出。
实施例22~25有机光电材料A6的改性方法
其中,实施例22~24中所得的微米有机光电材料D23~D25的晶体构型为线型结构,内表面相当于两个平行的光滑镜面,光在通过微米有机光电材料D23~D25时,在D23~D25的内表面来回反射并被不断放大,符合F-P谐振模式输出。
实施例25微米有机光电材料D26的晶体构型为多边形结构,光在通过微米有机光电材料D26内部时,在D26的内表面螺旋反射并被不断放大,符合WGM谐振模式输出。
实施例26~29有机光电材料A7的改性方法
其中,实施例26微米有机光电材料D27的晶体构型为线型结构,内表面相当于两个平行的光滑镜面,光在通过微米有机光电材料D27时,在D27的内表面来回反射并被不断放大,符合F-P谐振模式输出。
实施例27~29中所得的微米有机光电材料D28~D30的晶体构型为多边形结构,光在通过微米有机光电材料D28~D30内部时,在D28~D30的内表面螺旋反射并被不断放大,符合WGM谐振模式输出。
实施例30~33有机光电材料A8的改性方法
其中,实施例30和实施例31中所得微米有机光电材料D31、D32的晶体构型为线型结构,内表面相当于两个平行的光滑镜面,光在通过微米有机光电材料D31、D32时,在D31、D32的内表面来回反射并被不断放大,符合F-P谐振模式输出。
实施例32和实施例33中所得的微米有机光电材料D33、D34的晶体构型为多边形结构,光在通过微米有机光电材料内部时,在D33、D34的内表面螺旋反射并被不断放大,符合WGM谐振模式输出。
实施例34~37有机光电材料A9的改性方法
其中,实施例34微米有机光电材料D35的晶体构型为线型结构,内表面相当于两个平行的光滑镜面,光在通过微米有机光电材料D35时,在D35的内表面来回反射并被不断放大,符合F-P谐振模式输出。
实施例35~37中所得的微米有机光电材料D36~D38的晶体构型为多边形结构,光在通过微米有机光电材料D36~D38内部时,在D36~D38的内表面螺旋反射并被不断放大,符合WGM谐振模式输出。
实施例38~41有机光电材料A10的改性方法
其中,实施例38微米有机光电材料D39的晶体构型为线型结构,内表面相当于两个平行的光滑镜面,光在通过微米有机光电材料D39时,在D39的内表面来回反射并被不断放大,符合F-P谐振模式输出。
实施例39~41中所得的微米有机光电材料D40~D42的晶体构型为多边形结构,光在通过微米有机光电材料D40~D42内部时,在D40~D42的内表面螺旋反射并被不断放大,符合WGM谐振模式输出。
实施例42~45有机光电材料A11的改性方法
其中,实施例42和实施例43中所得微米有机光电材料D43、D44的晶体构型为线型结构,内表面相当于两个平行的光滑镜面,光在通过微米有机光电材料D43、D44时,在D43、D44的内表面来回反射并被不断放大,符合F-P谐振模式输出。
实施例44和实施例45中所得的微米有机光电材料D45、D46的晶体构型为多边形结构,光在通过微米有机光电材料内部时,在D45、D46的内表面螺旋反射并被不断放大,符合WGM谐振模式输出。
实施例46~49有机光电材料A12的改性方法
其中,实施例46微米有机光电材料D47的晶体构型为线型结构,内表面相当于两个平行的光滑镜面,光在通过微米有机光电材料D47时,在D47的内表面来回反射并被不断放大,符合F-P谐振模式输出。
实施例47~49中所得的微米有机光电材料D48~D50的晶体构型为多边形结构,光在通过微米有机光电材料D48~D50内部时,在D48~D50的内表面螺旋反射并被不断放大,符合WGM谐振模式输出。
实施例50~53有机光电材料A13的改性方法
其中,实施例53微米有机光电材料D54的晶体构型为线型结构,内表面相当于两个平行的光滑镜面,光在通过微米有机光电材料D54时,在D54的内表面来回反射并被不断放大,符合F-P谐振模式输出。
实施例50~52中所得的微米有机光电材料D51~D53的晶体构型为多边形结构,光在通过微米有机光电材料D51~D53内部时,在D51~D53的内表面螺旋反射并被不断放大,符合WGM谐振模式输出。
实施例54~57有机光电材料A14的改性方法
其中,实施例54和实施例56中所得微米有机光电材料D55、D57的晶体构型为线型结构,内表面相当于两个平行的光滑镜面,光在通过微米有机光电材料D55、D57时,在D55、D57的内表面来回反射并被不断放大,符合F-P谐振模式输出。
实施例55和实施例57中所得的微米有机光电材料D56、D58的晶体构型为多边形结构,光在通过微米有机光电材料内部时,在D56、D58的内表面螺旋反射并被不断放大,符合WGM谐振模式输出。
实施例58~61有机光电材料A15的改性方法
其中,实施例59微米有机光电材料D60的晶体构型为线型结构,内表面相当于两个平行的光滑镜面,光在通过微米有机光电材料D60时,在D60的内表面来回反射并被不断放大,符合F-P谐振模式输出。
实施例58、实施例60和实施例61中所得的微米有机光电材料D59、D61和D62的晶体构型为多边形结构,光在通过微米有机光电材料D59、D61和D62内部时,在D59、D61和D62的内表面螺旋反射并被不断放大,符合WGM谐振模式输出。
实施例62~65有机光电材料A16的改性方法
其中,实施例62和实施例63中所得微米有机光电材料D63、D64的晶体构型为线型结构,内表面相当于两个平行的光滑镜面,光在通过微米有机光电材料D63、D64时,在D63、D64的内表面来回反射并被不断放大,符合F-P谐振模式输出。
实施例64和实施例65中所得的微米有机光电材料D65、D66的晶体构型为多边形结构,光在通过微米有机光电材料内部时,在D65、D66的内表面螺旋反射并被不断放大,符合WGM谐振模式输出。
实施例66~69有机光电材料A17的改性方法
其中,实施例66微米有机光电材料D67的晶体构型为线型结构,内表面相当于两个平行的光滑镜面,光在通过微米有机光电材料D67时,在D67的内表面来回反射并被不断放大,符合F-P谐振模式输出。
实施例67~69中所得的微米有机光电材料D68~D70的晶体构型为多边形结构,光在通过微米有机光电材料D68~D70内部时,在D68~D70的内表面螺旋反射并被不断放大,符合WGM谐振模式输出。
实施例70~73有机光电材料A18的改性方法
其中,实施例73微米有机光电材料D74的晶体构型为线型结构,内表面相当于两个平行的光滑镜面,光在通过微米有机光电材料D74时,在D74的内表面来回反射并被不断放大,符合F-P谐振模式输出。
实施例70~72中所得的微米有机光电材料D71~D73的晶体构型为多边形结构,光在通过微米有机光电材料D69~D71内部时,在D71~D73的内表面螺旋反射并被不断放大,符合WGM谐振模式输出。
实施例74~77有机光电材料A19的改性方法
其中,实施例74和实施例76中所得微米有机光电材料D75、D77的晶体构型为线型结构,内表面相当于两个平行的光滑镜面,光在通过微米有机光电材料D75、D75时,在D75、D77的内表面来回反射并被不断放大,符合F-P谐振模式输出。
实施例75和实施例77中所得的微米有机光电材料D76、D78的晶体构型为多边形结构,光在通过微米有机光电材料内部时,在D76、D78的内表面螺旋反射并被不断放大,符合WGM谐振模式输出。
实施例78~81有机光电材料A20的改性方法
其中,实施例78微米有机光电材料D79的晶体构型为线型结构,内表面相当于两个平行的光滑镜面,光在通过微米有机光电材料D79时,在D79的内表面来回反射并被不断放大,符合F-P谐振模式输出。
实施例79~81中所得的微米有机光电材料D80~D82的晶体构型为多边形结构,光在通过微米有机光电材料D80~D82内部时,在D80~D82的内表面螺旋反射并被不断放大,符合WGM谐振模式输出。
实施例82~85有机光电材料A21的改性方法
其中,实施例82和实施例85中所得微米有机光电材料D83、D86的晶体构型为线型结构,内表面相当于两个平行的光滑镜面,光在通过微米有机光电材料D83、D86时,在D83、D86的内表面来回反射并被不断放大,符合F-P谐振模式输出。
实施例83和实施例84中所得的微米有机光电材料D84、D85的晶体构型为多边形结构,光在通过微米有机光电材料内部时,在D84、D85的内表面螺旋反射并被不断放大,符合WGM谐振模式输出。
需要说明的是,以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域技术人员来说,其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
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-
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Patent Citations (4)
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---|---|---|---|---|
US6372154B1 (en) * | 1999-12-30 | 2002-04-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Luminescent ink for printing of organic luminescent devices |
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Title |
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Tunable Morphology of the Self-Assembled Organic Microcrystals for the Efficient Laser Optical Resonator by Molecular Modulation;Xuedong Wang,等;《J. Am. Chem. Soc.》;20141104;第136卷;全文 * |
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