制备了两种烷基取代喹吖啶酮衍生物C6DHQA和C16DMQA的X型Langmuir-Blodgett(LB)膜，采用紫外可见吸收、稳态荧光和时间分辨荧光的方法研究其溶液及LB的光学特性。研究结果表明，C16DMQA比C6DHQA的吸收谱整体红移，说明烷基链加长减小了分子的能级间隔；两者LB膜的吸收谱较溶液整体红移，说明在LB膜中形成了“J-聚集体”。两种材料的溶液及LB膜都有较强的荧光发射，溶液的荧光谱与吸收谱有很好的镜像对称关系，形成LB膜后，镜像对称关系被打破，两者第三个荧光峰相对强度差别很大。C6DHQA溶液中的荧光寿命为21 ns左右，C16DMQA溶液中的荧光寿命为22 ns左右，形成LB膜后，荧光寿命明显较少，两者第三个荧光峰对应的荧光寿命差别较大。其原因应归于C16DMQA分子在基板上的排列更密，分子间的相互作用力强，从而对能级结构的影响更大。

利用金纳米颗粒在十八胺分子的LB膜上自组装得到了一种新的表面增强拉曼光谱(SERS)活性基底。以C60分子作为这种新基底的探针分子, 得到了高质量的C60SERS光谱。不但C60的振动模式增加了, 而且很多模式发生了分裂, 特别是一些禁戒的模式也出现在光谱中, 这说明这种新基底是一种非常高效的活性基底。C60分子在新基底上的增强机制可能来自“热点”增强。

本文利用Langmuir-Blodgett (LB) 技术将小牛胸腺DNA分子沉积在银基底上, 测试并讨论了它的π-A 等温曲线, 原子力图及表面增强拉曼光谱(SERS)。通过利用LB技术, 获得了DNA分子的LB复合膜的高质量的SERS。在DNA分子LB膜的表面增强拉曼光谱中, DNA的核糖和碱基腺嘌呤是吸附活性部位, 它们的振动光谱得到增强。DNA的其它碱基和磷酸基团的拉曼光谱强度也明显的得到增强。分析认为DNA分子增强的拉曼光谱主要是由于LB膜的有序结构的贡献, 使得SERS效应得到进一步的增强。因此利用LB技术是得到DNA的高质量SERS很好的方法。

两端具有推拉电子基团的偶氮化合物中的N=N双键提供了优异的电子通道,有利于产生非线性光学效应,并且推拉电子基团对偶氮化合物的非线性光学特性有较大的影响。采用紫外可见吸收和二次谐波产生(SHG)技术研究了两种“推-拉”型偶氮苯分子Langmuir-Blodgett(LB)膜的光谱和二阶非线性光学特性。4-硝基-4′-氨基偶氮苯(NAA)和4-羧基-4′-氨基偶氮苯(CAA)分子在亚相表面可以形成稳定的单分子膜,并且能较好地转移到固体基板上形成LB多层膜;由于－NO2比－COOH具有更强的吸电子能力,电子在NAA分子内更容易转移,并形成较大分子偶极矩,分子具有更大的一阶超极化率。实验测得NAA和CAA的二阶非线性系数d33分别为40.8 pm/V和24.2 pm/V,一阶超极化率β分别为1.97×10-29 esu和1.17×10-29 esu,NAA分子的一阶超极化率约为CAA的1.7倍,实验与理论计算结果符合较好。

通过稳态和时间分辨荧光及二次谐波产生(SHG)的方法研究了2-硝基-5-(N-甲基-N-十八烷基)氨基苯甲酸(NMOB)分子朗缪尔-布罗基特(Langmuir-Blodgett,LB)多层膜的光谱及非线性光学特性。LB膜的稳态荧光谱较溶液红移大。而纯的NMOB Y型LB多层膜与NMOB/花生酸交替的LB多层膜之间差别较小;由于分子间的相互作用,使得NMOB 分子在溶液中比在LB膜中的荧光衰减时间大。在LB膜中,纯的NMOB和NMOB与花生酸交替的LB多层膜的荧光衰减时间相差不大,说明NMOB分子层内的相互作用较大,而层间的相互作用较小;由于苯环两侧的不对称取代,分子内部形成固有的偶极矩,使得NMOB/花生酸交替的LB多层膜具有较大的宏观偶极矩,因而具有大的二阶非线性极化率,其超分子极化率约为β=4×10-29 esu。

一种聚硅氧烷侧链手性液晶P及其单体M的单层LB膜分别在11 mN/m和8 mN/m的表面压力下, 从水汽界面成功地转移到在镀金玻璃片和氟化钙基片上.π-A 曲线表明P及其单体M在水汽界面上单层膜的崩溃压力分别是35和11 mN/m.红外透过和反射吸收光谱表明两者的生色团部分及烷基链部分倾斜排列在固体基片上,但其倾斜角不同.M比P有更大的倾斜角.同时,不论P或M其烷基链的轴向与芳香核部分的长轴方向并不重合.P的烷基链比M的烷基链更有序.

研究了一种包含西佛氏碱和萘酰亚胺新型材料的LB膜的制备,并采用二次谐波产生的方法研究了LB单层膜的二阶非线性光特性.这种化合物具有较大的二阶非线性极化率(χ(2)=1.51×10-9 esu).它的二阶非线性光特性起源于由苯乙烯形成的共轭π-电子体系.

研究了中心对称稀土夹心双萘酞菁化合物LB膜的光谱及其二阶非线性光学特性.双(四叔丁基萘酞菁)铒能制成很好的LB膜,不论在稀溶液中还是在LB膜中均主要以单体的形式存在,分子具有较大的超极化率β.由于分子为中心对称结构,所以它们的二次谐波产生机制不同于不对称萘酞菁化合物,研究证明它的二阶非线性光学特性起源于电四极子模型,其LB膜的有效二阶非线性极化率χ(2)为1.1×10-8 esu.

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。

本文首次利用LB膜作为分子—金属间的隔离层,考察了表面增强喇曼散射的电磁增强机理,监测了表面增强喇曼散射信号随隔离层厚度的变化。在银膜/LB膜/吡啶+氯化钾系中,实验结果表明,隔离层厚度为5nm时,表面增强喇曼散射效应仍然存在,但在15nm时已测不到其信号,实验支持了电磁增强机理。