SINTESI E CARATTERIZZAZIONE DI CROMOFORI PER
OTTICA NON LINEARE DI SECONDO E TERZO ORDINE
Maddalena Pizzotti, Francesca Tessore, Gabriele Di Carlo - Dipartimento di Chimica@UniMi
Alessio Orbelli Biroli – Istituto CNR di Scienze e Tecnologie Molecolari c/o Dipartimento di Chimica
OTTICA NON LINEARE:
insieme dei fenomeni ottici causati dalla modificazione
delle proprietà elettriche di una molecola o di un
materiale per effetto di campi elettrici o elettromagnetici
particolarmente forti (laser).
Un fenomeno NLO è il risultato di una
forte interazione tra luce e materia
FONDAMENTI DEL FENOMENO OTTICO NON LINEARE
Livello molecolare:
E relativamente debole:
la perturbazione (e
lo spostamento della densità
elettronica dalla posizione
di equilibrio) è lineare e
quindi armonico
E molto forte:
la perturbazione (e
lo spostamento della densità
elettronica dalla posizione
di equilibrio) è non lineare e
quindi anarmonico
Laser Nd:YAG
106-107 volt cm-1
1064 nm
532 nm
P = + E
Generatore SH
P = + E + bE2 + gE3...
= polarizzabilità di I
ordine (tensore a 9
elementi)
MOLECOLE PUSH – PULL
(dipolari; D-p-A)
Non centrosimmetriche
Distribuzione di carica asimmetrica
Rispondono a modello a due livelli
p
D
Gruppo
elletrondonatore
A
Gruppo
elettronaccettore
spaziatore pconiugato
Tra le principali molecole NLO attive ci sono le porfirine
X
A
D
b = polarizzabilità di II ordine o
iperpolarizzabilità quadratica di I
ordine (tensore a 27 elementi)
g = polarizzabilità di III ordine o
iperpolarizzabilità quadratica di II
ordine (tensore a 81 elementi)
+
D
A
N
NH
X
X
HN
N
Sistemi altamente polarizzabili
Forti transizioni pp* nell’anello
Elevata stabilità termica e chimica
Posizione elettron ricca
(posizione b pirrolica)
Posizione elettron povera
(posizione meso)
X
Anello come
TRASMETTITORE
di carica
NANOORGANIZZAZIONE DEI CROMOFORI
z
NH
N
Y
X
N
N
NMe 2
Zn
N
N
DUPLICE
IMPIEGO
HN
Anello come
DONATORE o ACCETTORE
del sistema push-pull
SiO2
N
O2 N
Y = X = Ph, Z = donatore o accettore
Y = Z = H, X = donatore o accettore
SOLO PER LAUREANDI MAGISTRALI…
Maddalena Pizzotti,,Alessio Orbelli Biroli
Complessi fluorurati di erbio per le telecomunicazioni
Sfruttando l’emissione a 1550 nm dello ione Er3+ è
possibile realizzare sorgenti di luce nel NIR per la
produzione di amplificatori elettro-ottici che soddisfino
le nuove esigenze tecnologiche, soprattutto nel campo
delle telecomunicazioni.
A queste lunghezze d’onda tuttavia si incorre nel
fenomeno di quenching non radiativo dell’emissione da
parte degli overtone vibrazionale non solo dei legami OH, N-H e C-H, che sono risonanti con l’energia della
transizione elettronica degli ioni interessati e riducono
drasticamente l’efficienza di emissione.
Per evitare questo tipo di quenching non radiativo si rende necessario l’uso di leganti fluorurati,
infatti ad esempio è stato mostrato che la sostituzione dei legami C-H in leganti beta-dichetonati con
oscillatori C-F a più bassa energia porta a tempi di vita di luminescenza più lunghi.
em = 1525 nm
IPL (a.u.)
Attualmente gli amplificatori ottici sono costituiti da
fibre di vetro drogate con ioni Er3+ (EDAFs),
energeticamente costosi e difficili da produrre.
L’utilizzo di complessi di Er3+ permetterebbe una
maggior solubilità in matrici polimeriche e quindi
l’applicazione come agenti dopanti in fibre ottiche
plastiche (POFs).
4I13/2 - 4I15/2
(nm)
