極性カロテノイド同族体の非線形光学特性に関する研究

极性类胡萝卜素同系物非线性光学性质的研究

• 批准号: 10740145
• 负责人: 橋本 秀樹
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Shizuoka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 1999
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-10740145/
• 关键词: カロテノイド; 極性カロテノイド; 非線形光学; 電場変調吸収分光; Stark効果; 核磁気共鳴分光; X線結晶構造解析; 分子軌道計算; 電場変調分光; 3次非線形性

一連の共役鎖長を持つカロテノイド同族体とインダン-1,3-ジオン、そのモノおよびビスジシアノメチレン誘導体とを縮合し新規極性カロテノイド同族体を合成した。これら極性カロテノイド同族体の製造特許を申請した。極性カロテノイド同族体の分子構造を決定したところ、溶液中では6sシス構造を結晶中においては報告例が稀有な6sトランス構造を取っていると言う構造化学的に興味深い結果を得た。極性カロテノイド同族体の非線形感受率の定量測定を行う目的で、電場変調吸収分光装置(Stark分光装置)を製作し、PMMAポリマー膜中に分散した試料の非線形分極率を決定した。その結果以下の事柄が明らかになった。(1)電子吸引性のインダン-1,3-ジオン基を導入することにより非線形分極率が増大した。特に2次超分極率の増大が顕著であった。(2)ポリエン部の共役鎖長が長くなるにつれて非線形分極率は増大した。(3)シアノ基を導入することにより非線形分極率は更なる増大を示した。興味深いことにジシアノメチレン基を一つ導入したモノジシアノメチレン誘導体(C20MDCInd)が今回調査した極性カロテノイド同族体の中で最大の一次分子超分極率(β値)を与えるのに対して、二つ導入したビスジシアノメチレン誘導体(C20BDCInd)が最大の二次分子超分極率(γ)を与えた。極性カロテノイド同族体の静的な非線形分極率の大きさをAM1ハミルトニアンを用いた半経験的分子軌道計算(MOPAC97)により予測した。β値に関して分子軌道計算により予測した値と実験結果とは良好な比例関係にあり、半経験的分子軌道計算を用いてβ値が定量予測可能なことが示唆された。特に、C20MDCIndが最大のβ値を与えると言う実験結果を理論予測が完全に再現した点は注目に値する。γ値に関しては、C20BDCIndを除いて理論予測が実験結果を再現した。一般に分子軌道計算による二次分子超分極率の予測は満足な結果を与えないと言うのが通説になっているが、今回合成した一連の極性カロテノイド同族体の場合は必ずしもその限りでは無いことをこの結果は示している。つまり、分子軌道計算が三次非線形光学材料の開発に対して一定の指針を与えてくれるものと期待され、本研究課題の目的が達成できた。

A series of common lock length, lock length, Application for production license of polar homologues The molecular structure of polar isoforms is determined in solution, and the structure is crystallized. For example, the structure of rare isoforms is determined in solution, and the structure is determined in structural chemistry. Quantitative Measurement of Non-linear Sensitivity of Polarization-sensitive Homologues: Preparation of Electric Field Modulated Absorption Spectrometer (Stark Spectrometer), Determination of Non-linear Sensitivity of Dispersed Samples in PMMA Films As a result, the following events occurred. (1)The non-linear polarization ratio of the electron attractivity increases with the introduction of the electron-1,3-base. The second superpolarization rate increases. (2)The non-linear polarization ratio increases when the length of the common service lock increases. (3)The non-linear polarization ratio increases when the base material is introduced. In addition, the induction substance (C20MDCInd) has the largest primary molecular superpolarization (β) among the polar isoforms investigated, and the induction substance (C20BDCInd) has the largest secondary molecular superpolarization (γ) among the polar isoforms investigated. The large non-linear polarizability of polar isoforms was predicted by molecular orbital calculation (MOPAC97).β-related molecular orbital calculations, prediction results, and good proportionality Special, C20MDCInd maximum beta value and the result of theoretical prediction and complete reproduction The results of the theoretical prediction are reproduced. In general, the prediction of quadratic molecular superpolarization results in the case of molecular orbital calculation, the synthesis of linear polar isoforms must be limited. The goal of this research is achieved by calculating molecular orbitals for the development of cubic nonlinear optical materials

项目成果

H.Hashimoto: "Structures and Nonlinear Optical Properties of Polar Carotenoid Analogues"Pure Appl.Chem.. (in press) (2000)

H.Hashimoto：“极性类胡萝卜素类似物的结构和非线性光学性质”Pure Appl.Chem..（印刷中）（2000）

T.Sashima: "The 1Bu+,1Bu- and 2Ag- Energies of Crystalline Lycopene, β-Carotene and Mini-9-β-Carotene as Determined by Resonance Raman Excitation Profiles"J.Phys.Chem.B. (in press). (2000)

T. Sashima：“通过共振拉曼激发曲线测定晶体番茄红素、β-胡萝卜素和 Mini-9-β-胡萝卜素的 1Bu+、1Bu- 和 2Ag- 能量”J.Phys.Chem.B。 (2000)

Hideki Hashimoto: "The Photochemistry of Carotenoids : Application in Biology" Kluwer Academic Publishers (in press), (1999)

Hideki Hashimoto：“类胡萝卜素的光化学：在生物学中的应用”Kluwer 学术出版社（正在印刷中），（1999 年）

H.Takahashi: "THz radiation charcateristics of N-benzyl-MNA and DAST crystals"Proc.7th International Conference on Terahertz Electronics. 129-132 (1999)

H.Takahashi：“N-benzyl-MNA 和 DAST 晶体的太赫兹辐射特性”Proc.7th International Conference on Terahertz Electronics。

H.Hashimoto: "Second Harmonic Generation from the Single Crystals of N-Substituted 4-Cyanoanilines"J.Luminescence. (in press). (2000)

H.Hashimoto：“N-取代的 4-氰基苯胺单晶产生二次谐波”J.Luminescent。