有机功能材料

1、第一章问题1、什么叫有机功能材料？具有独特的物理及化学性质（功能）的有机小分子、超分子及高分子材料。试列举四种你知道的有机功能材料（液晶材料、激光染料、光致变色材料、光导材料、太阳能电池材料）2、功能的主要类型：(1)力学功能 (2)化学功能 （3）物理化学功能（4）生物化学功能3、什么是材料功能的显示（表现）：材料的功能显示过程是指向材料输入某种能量，经过材料的传输或转换等过程，再作为输出而提供给外部的一种作用。4、什么是一次功能材料和二次功能材料？ 一次功能材料：当向材料输入的能量和从材料输出的能量属于同一种形式时，材料起到能量传输部件的作用。材料的这种功能称为一次功能。以一次功能为使用目

2、的的材料又称为载体材料。二次功能材料：当向材料输入的能量和从材料输出的能量属于不同形式时，材料起能量的转换部件作用，材料的这种功能称为二次功能或高次功能。第二章问题1.功能染料是一类具有特殊功能或应用性能的染料,这种特殊功能指的是染料用于着色用途以外的性能,通常都与近代高,新技术领域关联的光,电,热,化学,生化等性质相关2.功能染料的种类：激光染料、液晶染料、光致变色染料、热致变色染料、电致变色、电致发光染料、光盘染料、太阳能电池用染料、生物医用染料、化学发光染料3.光致发光材料荧光物质泛指吸收某一波长的光波后能发射出另一波长大于吸收光的光波的化合物（材料）4.荧光是如何产生的：处于激发态的分

3、子通过振动弛豫、内部转换等过程跃迁到分子的最低激发态的最低振动能级，再发生辐射跃迁回到基态，放出光子，产生荧光5.荧光光谱包括激发谱和发射谱两种。 激发谱是荧光物质在不同波长的激发光作用下测得的某一波长处的荧光强度的变化情况，也就是不同波长的激发光的相对效率。 发射谱则是某一固定波长的激发光作用下荧光强度在不同波长处的分布情况，也就是荧光中不同波长的光成分的相对强度。 6.什么是Stokes位移固体吸收光子（吸收）的能量将大于辐射光子（发光），因此发光光谱与吸收光谱相比，将向能量较低的方向偏移（红移），两个光子能量的差值称为斯托克斯谱位移7.激发谱和吸收谱的关系激发谱是表示某种荧光物质在不同波

4、长的激发光作用下所测得的同一波长下荧光强度的变化，而荧光的产生又与吸收有关，因此激发谱和吸收谱极为相似，呈正相关关系。8.荧光寿命去掉激发光后，分子的荧光强度降到去掉激发光时荧光强度I0的1/e所需要的时间，称为荧光寿命，常用t表示。9.量子产率 (quantum yield)（f）f=发射量子数/吸收量子数ff 如何测量相对量子产率？ f 1/f 2=F1A2/(F2A1)典型荧光染料的结构 噁嗪染料 甲川菁染料 氟硼荧染料 罗丹明（荧光素）10.荧光染料结构特征和影响荧光性能的因素（1）结构特征存在荧光生色团和助色团共轭电子体系-通常增加分子 -电子共轭体系长度可提高荧光效率并使荧光红移刚

5、性平面结构-减少非辐射能量的损失（2）影响荧光性能的因素结构- 取代基、空间位阻和电子因素的影响-可改变荧光的光量子收率和发射波长。溶剂- 有些分子中含大原子的溶剂使荧光强度的减弱，称为“熄灭”浓度-浓度过高会引起荧光的“熄灭pH值对荧光的影响温度-能影响荧光量子收率。温度升高通常使荧光减弱。第三章问题1、什么是激光？ 激光是利用物质受激辐射原理和光放大过程产生出来的一种特殊光。受激辐射光放大 2、产生激光的三个条件： 粒子泵浦与布局数反转-采用技术手段达到能源补充 能级寿命-合适的工作物质，具有亚稳态能级 谐振的受激辐射-光放大，方向性，单色性3、激光的特点：方向性好。它发射出去的光，基本上

6、是一条直的平行光束。亮度高。激光的亮度比太阳表面的亮度高几百亿倍，它是目前世界上最亮的光。单色性好。激光问世前，最好的单色光是氪灯发出的光，而激光比氪灯光的单色性高出几十万倍。相干性好。激光即便从各点发出的光，也如同从一个点发出的光一样，具有相同的频率、相位和振动方向。4、激光的相关理论系统5、激光器的基本结构6、激光器中工作物质的结构特征又称为激光物质，它与普通发光物质的区别就在于具有亚稳态能级。7、染料激光器的结构原理 8、激光染料分子的结构特点-荧光性分子9、染料激光器的特点：1） 激活物质具有良好的光学均匀性；2）比气体容易控制；3）冷却容易；4）可以把固体加工研磨的精密性和工作物质分

7、开进行考虑；10、常见激光染料的类型，每种写出一个典型结构菁类染料（见光谱增感染料），是产生红外领域激光的优良品种，如3,3- 二乙基硫三碳菁碘盐，改变次甲基链长度，可改变振荡波长，激光范围为5401200nm。 噁嗪类染料，是红与红外区域激光染料，光化学稳定性比罗达明类好，激光范围为650700nm。香豆素类染料，是应用较广的一类激光染料，激光范围为425565nm。如7-二乙胺基-4-甲基香豆素。闪烁材料，主要是一些含噁唑、噁二唑、苯并噁唑环的芳香族化合物，如POPOP1,4二【2-（5-苯氧氮环戊二烯基）】-苯、PPO（2,5-二苯基氧氮环戊二烯），是紫到紫外区域中的激光染料。11、有机

8、染料在用作激光工作物质时，遇到的几个不利因素是什么？用什么手段解决的？第四章问题1、什么是有机光致变色材料？有机光致变色材料源于一类能够发生可逆光化学异构过程的双稳态有机分子。2、有机光致变色材料按照着色体的稳定性可以分成几个类型？着色体热稳定性和着色体热不稳定性3、光致变色材料的性能怎样表征的？光致变色的动力学特征：着色和消色的速度 A/s 及A-t 曲线-不同的值可使用不同的场合 抗疲劳性：着色/消色 循环次数与A的关系-越大越好 热力学稳定性：分子结构本身抗强烈紫外线辐射和高温的能力-越稳定越好光谱特性：着色体与消色体之间的A，最大吸收位置- A越大越好、色差明显4、光致变色材料的主要类

9、型及其主要功能结构 （1）俘精酸酐和俘精酸酯（2）苯（萘）并吡喃类（3）偶氮苯类（4） 螺噁嗪类（5）二芳杂环基取代乙烯类 5.5、 如下结构是一种光控的碱性开关分子，请说明其光开关原理6、如下分子是一种光开关的磁性分子，其顺磁性受到光的开关作用，意图或文字的形式简述其原理2000年，Kenji Matsuda等人对两硝基取代的二芳基乙烯类化合物（2a）存在的超分子磁性作用控制的开关进行了研究。通过在二噻吩乙烯发色团中引入两个自由基实现了通过光调控分子内磁性的作用。7、如下是一种光致变色材料的紫外可见光谱，请指明两条光谱曲线各自对应的消色体和着色体。消色体（1.2）和着色体（0.8）8、下图中

10、展示的是一种功能材料的效果，请问只通过什么功能材料实现的？ 电致变色材料9、下图是市场上可以买到的一种商品，在阳光下发生颜色的变化，轻微是通过什么材料实现这样的功能？有机光致变色材料10、下图为一种功能材料的可见光谱，请问是什么材料？电致变色材料11、下图是一种功能材料分子的氧化还原结构，请问是一种什么功能材料？有机电致变色材料第五章问题1、数字光信息存储材料类型-有机材料记录层和无机材料记录层 （1）烧蚀型记录层（一般用于制作母盘，无机材料）（2）态变型记录层（无机材料）（3）相变型记录层（无机材料）（4）磁光型记录层（无机材料）（5）染料/聚合物型记录层（有机材料）2、作为有机光信息存储材

11、料是一类什么类型的有机分子？用于光信息存储材料的有机材料实际上是一类有机功能染料，或称为光盘染料。3、光盘染料的主要类型，列举其典型结构第一类是最大吸收波长小于500nm的短波长光存储记录介质, 对氢离子激光器敏感480nm对更短波长敏感的介质可用倍频二极管激光器记录读出· 这些染料有偶氮染料, 如Easton红R、Easton红B、SudanIV、醌染料、荧光素、二乙氧基硫碇第二类是用氦一氖激光源的光存储记录介质, 如金属酞菁、萘醌、三苯基甲烷染料等第三类是对二极管激光器敏感的记录介质, 如含有甲川基共扼链的一类化合物, 以及近年来合成的与二极管匹配的酞菁类络合物,醌类染料, 二硫

12、酚金属等络合物, 是当今发展最为活跃的一类染料4、 光致变色材料可以用于作为光信息存储材料，其特点是什么？其变色性及热稳定性良好、具有读取速度快、记录灵敏度高、成本较、低抗疲劳性强。5、光致变色材料作为关信息存储材料还需要解决的几个主要问题是什么？（1）在半导体激光波长范围界有吸收目前使用的半导体激光器的输出波长为830nm和780nm，因此要求光致变色材料的变色波长落在这些波长上。（2）非破坏性读出所谓非破坏性读出就是在读出信息时不破坏已记录的信息，这就要求开发出具有阈值的光致变色材料，或者通过读出透射率以外的物理（3）记录的热稳定性在很多光致变色材料的两种状态中，其中一种往往不是热稳定的，

13、即使在黑暗环境下也会慢慢地向另一种状态改变。（4）反复写、擦的稳定性如将光致变色材料用作可擦除光记录材料，那就必须有反复写、擦的稳定性。第六章问题1、什么是液晶态？结晶态和液态之间的一种形态，是一种在一定温度范围内呈现既不同于固态、液态，又不同于气态的特殊物质态。2、液晶的分子结构特征刚性部分（rigid core）柔性部分R（tail）长宽比要大于43、画出下列分子中液晶核部分和柔性链 4、液晶有几种形式？以凝聚构造的不同可分成三种向列型液晶（二）层列型液晶（三）胆固醇型液晶以产生相变之原因来区（一）热向性液晶（二）液向性液晶（三）两性分子化合物 5、下列结构的液晶分子，可以组成什么形式的液

14、晶？6、以凝聚构造的不同可分成三种（一）向列型液晶(Nematic liquid crystals) （二）层列型液晶(Smectic liquid crystals)-近晶相（三）胆固醇型液晶(cholesteric)-手征相7、按照下图中各种结构的有序性排列，写出各种相的名称 层列型液晶 层列型液晶 向列型液晶8、如何表征液晶材料？偏光显微镜：液晶织构类型小角 X-光衍射：测定层结构和判断相的类型（衍射图纹和衍射数据）DSC 量热示差扫描：根据相变热判断相变类型和一次出现的液晶相数9、写出下图是哪种表征方法得到的结果？层列型液晶10、下图是什么液晶相？柱状液晶相11、写出下图是哪种表征方法

15、得到的结果？其中峰值代表的意义是什么？小角 X-光衍射12、写出下图是哪种表征方法得到的结果？其中峰值代表的意义是什么？DSC 量热示差扫描液晶材料的光学特性是什么？ 解释双折射的原因使入射光在光前进方向上沿指向矢n(分子长轴)方向偏转 改变入射光的偏振态(线偏光、圆偏光、椭圆偏光)或改变偏振光的振动方向  使入射的椭圆偏振光产生相应的反射或透射现象寻常光（o光）和非常光（e光）一束光线进入方解石晶体（碳酸钙的天然晶体）后，分裂成两束光能，它们沿不同方向折射，这现象称为双折射。产生双折射的原因: o光和e光的传播速度不同。o光在晶体中各个方向的传播速度相同，因而折射率no=c/Vo=

16、恒量。e光在晶体中的传播速度Ve随方向变化，因而折射率ne=c/Ve是变量，随方向变化。由于o光和e光的折射率不同，故产生双折射。14、液晶分子为什么会出现双熔点？15、在液晶显示器中，像素点实际上是一首电场控制的液晶盒第七章问题1、什么是载流子（charge carrier）？运载电荷的粒子称为载流子，包括自由电子和空穴（电洞）2、什么是自由电子？ 在常温下，少数的价电子由于热运动获得足够的能量，挣脱共价键（或原子）的束缚变成为自由电子。3、什么是电洞（空穴）？ 价电子挣脱共价键的束缚变成为自由电子而留下的一个空位置4、半导体五大特性是什么？掺杂性，热敏性，光敏性，负电阻率温度特性，整流特性

17、。 5、半导体按照载流子类型的分类是什么？本征半导体，N型半导体、P型半导体6、下列分别是什么类型的半导体？ P型半导体 N型半导体7、有机半导体分子的结构特征是什么？分子中都很有丰富的键 ，并且通过共轭扩展到整个分子体系。8、 有机导电聚合物中的载流子叫什么？孤子9、列举两种有机半导体的典型结构10、 什么是电致发光？ 电致发光是一种电-光转换现象，包括注入式电致发光和本征型电致发光11、 简述注入式电致发光机理直接由装在晶体上的电极注入电子和空穴，当电子与空穴在晶体内再复合时形成激子，以光的形式释放出多余的能量。注入式电致发光的基本结构是结型二极管 （LED）12、 什么是激子？ 绝缘体或

18、半导体中电子和空穴由其间库仑相互作用而结合成的一个束缚态系统。其能量略小于未束缚的电子和空穴的能量。之间的能量差成为束缚能。13、电致发光材料的种类有哪些？电极材料、电荷传输材料、发光材料14、空穴传输材料的分子结构特征是什么？举例说明一般是具有给电子结构的基团，如三芳胺结构。 15、电子传输材料的分子结构特征是什么？举例说明一般是具有拉电子结构的基团 16、什么是光导材料？有什么特性？光导材料是一类能够把电磁辐射，如紫外光、可见光及红外光，转化为电流的物质。第八章问题1、太阳能电池的类型2、 有机染料敏化太阳能电池（ dye-sensitized solar cells，DSSCs）原理？ 染料分子受太阳光照射后由基态跃迁至激发态；