主链偶氮聚酯的光响应合成与表面起伏光栅特性

本文主要探讨了主链型偶氮聚酯的合成及其独特的光响应性特性。作者们，和亚宁、王昊鹏、王晓工和周其庠，来自清华大学化学工程系高分子研究所和材料科学与工程研究院，他们成功地合成了具有偶氮生色团的线性聚酯。通过核磁共振、热分析、紫外-可见光谱、红外光谱以及GPC等技术手段，对这种新型聚合物的结构进行了深入细致的表征。 研究发现，当这种主链型偶氮聚酯暴露于线偏振激光下时，能够经历光致取向，产生显著的双折射各向异性，即Δn值可达0.07。这意味着光的传播方向在膜中会受到明显的改变，显示出良好的光学性质。此外，当这种聚合物的旋涂膜经过干涉的P偏振488nmAr+激光照射60分钟，可以形成规则的正弦表面起伏光栅。这种光栅结构的一级衍射效率约为18%，这在光电子信息存储和光控制器件中具有潜在的应用价值。 偶氮聚合物，特别是偶氮聚酯，因其偶氮基团的光致顺-反异构效应，表现出显著的光响应性。这类聚合物在光的激发下，其吸收光谱和相态会发生变化，从而展现出光致各向异性等特性。研究者们聚焦于主链型偶氮聚合物，因为它们的偶氮苯生色团固定在主链上，这可能导致与侧链型偶氮聚合物不同的光致取向和质量迁移效应。此外，由于主链的稳定性，这类聚合物可能具有更高的热稳定性。 然而，尽管实验结果表明偶氮基团的光致顺反异构在形成表面起伏光栅过程中起关键作用，但现有理论并不能完全解释所有实验现象，这提示了研究人员对这一现象的深入探索仍有待进行。丙烯酸酯类、环氧树脂类和聚酯类侧链型偶氮聚合物已经被用于表面起伏光栅的研究，而主链型偶氮聚合物的这一领域则是一个相对较新的、值得进一步关注的研究方向。 这篇论文不仅报道了主链型偶氮聚酯的合成方法，还揭示了其在特定光照条件下的光学行为，以及它在表面起伏光栅形成方面的潜力，为光电信息材料的设计和开发提供了新的思路。随着科技的发展，这类聚合物可能会在光通信、光存储和光调控等领域发挥重要作用。