研究了亚相中二价阳离子Cd2+,Ba2+,Co2+对非活性氮冠醚分子的π-A曲线、半花菁/氮冠醚Y型交替多层膜的紫外可见吸收光谱、稳态荧光光谱和光学二次谐波强度的影响。在氮冠醚分子的单层膜中,分子的占有面积依赖于亚相中的离子。交替多层膜的吸收峰位置、稳态荧光峰的位置和光学二次谐波强度由亚相中的离子所调制,并且解释了可能的物理机制。

通过紫外-可见吸收光谱、压力-面积等温线、二次谐波的测量,研究了不同活性分子混合聚集体的形成对LB膜光学性质的影响。分子极性基团间的相互作用,使激发态能量及平均偶极矩发生变化,导致LB膜的光学非线性明显地增强或减弱。

用光学二次谐波产生(SHG)、拉曼散射和紫外-可见吸收光谱等方法研究了偶氮、苯腙及半花菁三种有机染料Z型Langmuir-Blodgett(LB)多层膜的时间稳定性问题。发现:随着放置时间的推延,其LB膜的二次谐波产生信号强度下降,然后逐渐达到稳定;在高压汞灯光照射下,粉末样品中N=N(偶氮)、C=N(苯腙)、C=C(半花菁)键伸缩振动所对应的拉曼峰强度以及这三类染料在LB膜样品中所对应的生色团的吸收均呈现逐渐变小的现象。三个实验所确定的三种分子稳定性排列次序是完全一致的:C=C键的结构最稳定,C=N次之,N=N最差。这三类有机染料中的“光漂白”现象是引起LB膜二次谐波产生信号下降的主要原因之一。

对一种新型的、具有双脂链的盘状非活性分子氮冠(醚)(NC)LB膜进行了表征。小角X射线衍射(SAXD)结果表明:纯NC分子可以形成非常好的LB膜有序结构。将它与活性分子半花菁(DAEP)制备成Y型交替多层膜,由于半花菁分子的单脂链(长尾)可以镶嵌在NC分子的双脂链之间,改善了多层膜的结构有序性及稳定性,从而得到二次谐波强度随层数的变化在1～116双层范围内显示出较理想的平方关系。通过二次谐波的测量,推出DAEP的二阶非线性系数χ(2)zxx(-2ω;ω,ω)=18 pMV-1(或4.4×10-8 esu)。

用偏振紫外-可见吸收及旋转样品二次谐波方法研究了半花菁/花生酸Y型交替LB多层膜中由垂直浸渍过程诱导和层间相互作用增强的分子在基板平面内的定向排列。提出并证实了随层数增长的平面内附加偶极矩导致光学二次谐波强度随LB膜厚度的超平方增长关系。

利用π-Ａ等温线、小角Ｘ射线衍射(SAXD)和光学测量方法研究了一种取代富勒烯(C60-Be)LB膜的结构特性。纯C60-Be分子以体相(bulk phase)的形式存在于气-液界面上。氮冠(醚)(NC)分子作为隔层材料，与C60-Be分子相混合可以制备性能优良的LB膜。π-A、吸收和小角X光衍射测量表明：这种混合膜结构的改善是由于C60-Be分子镶嵌在NC分子的双脂链之间造成的。通过测量三次谐波产生(THG)可以推出C60-Be的三阶非线性系数χ(3)＝2.1×10-11 esu。

通过对不同制膜条件下样品的π-Ａ曲线及紫外-可见吸收光谱的测量,研究LB单分子层膜中半花菁衍生物(hemicyanine derivative,简称HD)分子的聚集状态及其形成机制。纯半花菁衍生物单分子层膜中分子以H聚集体的形式存在导致吸收峰的兰移及有效分子二阶非线性极化率β(基频波长λ=1.064 μm)的减小。实验表明聚集体的形成主要发生在压膜过程。提高压膜速度或降低压膜终极压力(拉膜压力)可显著减小分子的聚集程度,从而提高单分子层膜的光学非线性极化率。

本文利用二次谐波产生、紫外-可见吸收光谱、A曲线等方法,探讨了四种分子结构相近的半花菁染料衍生物LB膜的非线性光学性能.研究了它们的分子结构与β值大小的关系,分析了引起β值变化的主要原因,证实了极性基团的强弱顺序,并讨论了LB膜中聚集效应程度不同的原因。通过光学二次谐波信号强度与膜层数的关系,对比了样品的成膜性能。