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JPH02252728A - Nonlinear organic optical material - Google Patents

Nonlinear organic optical material

Info

Publication number
JPH02252728A
JPH02252728A JP7766089A JP7766089A JPH02252728A JP H02252728 A JPH02252728 A JP H02252728A JP 7766089 A JP7766089 A JP 7766089A JP 7766089 A JP7766089 A JP 7766089A JP H02252728 A JPH02252728 A JP H02252728A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nonlinear optical
conjugated
thin film
formula
alkyl
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7766089A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuyuki Kurata
哲之 藏田
Hiroyuki Fuchigami
宏幸 渕上
Eiji Nobutoki
英治 信時
Yuji Hizuka
裕至 肥塚
Norimoto Moriwaki
森脇 紀元
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP7766089A priority Critical patent/JPH02252728A/en
Publication of JPH02252728A publication Critical patent/JPH02252728A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain the title material which is soluble in a solvent, can be formed into a noncentrosymmetric thin film by a simple thin film formation method and has a high-performance quadratic nonlinear optical effect by using a specified pi-conjugated high-molecular polymer. CONSTITUTION:A nonlinear organic optical material is obtained by using pi-conjugated high-molecular copolymers of formula I (wherein R<1> is a 1-20C alkyl or alkoxy; X<1> is -S- or -NH; and l is an integer) and/or formula II (wherein R<2> is H, a 1-20C alkyl or alkoxy; R<3> is a 1-20C alkyl or alkoxy; X<2> and X<3> are each -S- or -NH-, and m and n are integers). Although conventional pi-conjugated polymers are chiefly insoluble and infusible and therefore are lacking in controllability of process, the above material comprises a solvent-soluble pi-conjugated polymer and is one which can show a high-performance quadratic nonlinear optical effect and can be formed into a noncentrosymmetric thin film by a simple film formation method.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は新規な有機非線形光学材料に関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to novel organic nonlinear optical materials.

[従来の技術・発明が解決しようとする課題]非線形光
学材料は、第二次高調波発生(以下、SHGという)、
第三次高調波発生(以下、THGという)などの波長変
換や、光スィッチ、位相共役波発生などの能動的光素子
に用いられる光学祠料であり、将来の光情報処理分野に
おいて、中核的役割を担う材料と期待されている。その
中でも、バンドギャップの制限のために約700r+a
+以下の短波長で発振させることが困難な半導体レーザ
の発振波長を高効率で半分にするSHG素子が強く望ま
れている。この要望は発振波長を半分にすることによっ
て集光面積がl/4となり、その結果記録密度を4倍に
することが可能となる光ディスク装置分野でとくに顕著
である。
[Prior art/issues to be solved by the invention] Nonlinear optical materials can generate second harmonics (hereinafter referred to as SHG),
It is an optical abrasive used in wavelength conversion such as third harmonic generation (hereinafter referred to as THG), and active optical devices such as optical switches and phase conjugate wave generation, and will be a core material in the future optical information processing field. It is expected to be a material that plays a role. Among them, approximately 700r+a due to band gap limitations.
There is a strong desire for an SHG element that can efficiently halve the oscillation wavelength of a semiconductor laser, which is difficult to oscillate at a short wavelength of + or less. This demand is particularly noticeable in the field of optical disk devices, where by halving the oscillation wavelength, the condensing area can be reduced to 1/4, and as a result, the recording density can be quadrupled.

非線形光学材料として従来から最も広く使用されている
のは、KDPなどの無機強誘電体結晶である。しかし、
これらの無機材料には、非線形光学定数が小さいという
欠点がある。とくに、第二次高調波発生のための効率は
入射光パワーの2乗に比例するため、半導体レーザ光の
ように比較的パワーの低い光源を用いねばならない産業
分野においては、無機非線形光学材料を用いることがで
きないのが実状である。
The most widely used nonlinear optical material has been inorganic ferroelectric crystals such as KDP. but,
These inorganic materials have the disadvantage of having small nonlinear optical constants. In particular, since the efficiency for second harmonic generation is proportional to the square of the incident optical power, inorganic nonlinear optical materials are often used in industrial fields that require the use of relatively low-power light sources such as semiconductor laser light. The reality is that it cannot be used.

このような背景のもとに、高効率で第二次高調波を発生
させることのできる材料として有機材料が注目を集めて
いる(デイ−ジエイ ウィリアムズ(D、J、Wlll
lais)編、エイ  シー ニスシンポジウム シリ
ーズ(AC3Symp、 Ser、)、 Vol。
Against this background, organic materials are attracting attention as materials that can generate second harmonics with high efficiency (D.
AC3 Symposium Series (AC3Symp, Ser.), Vol.

233、 rノンリニアー オプティカル ブロバティ
ズ オブ オーガニック アンド ボリメリックマテリ
アルズ(Nonlinear 0ptical Pro
pertiesofOrganic and Po1y
+ger1c Materlals) J(1983)
)。しかしながら、該有機材料のうち、低分子有機非線
形光学材料には安定性および特性面で問題がある。大き
い非線形光学定数をつるためには、π−共役長の長い高
分子材料が望ましいと考えられているが、これらπ −
共役長の長い高分子化合物は不溶不融のものが多く、は
なはだ加工性に乏しいという欠点がある。
233, Nonlinear Optical Pro
partiesofOrganic and Poly
+ger1c Materals) J (1983)
). However, among these organic materials, low-molecular organic nonlinear optical materials have problems in terms of stability and properties. In order to obtain large nonlinear optical constants, it is thought that polymeric materials with long π-conjugation lengths are desirable;
Many polymer compounds with long conjugation lengths are insoluble and infusible, and have the disadvantage of being extremely difficult to process.

一方、有機非線形光学材料において、その非線形光学定
数を支配する因子は大きくは次の二つ、すなわち、第一
は低分子化合物のばあいはその一分子、高分子材料のば
あいはその繰返し単位であるモノマーユニットの分子超
分極率であり、第二はそれらの配列である。第二次高調
波発生などの二次の非線形光学材料として薄膜を用いる
ばあいには、分子超分極率がすべて強めあうように各分
子が配列することが望ましい。したがって、分子を法線
方向または面内の一方向に配列させる必要がある。(い
ずれのばあいにおいてもこれらの高配向材料は透過型や
導波路型など、あらゆる方法で利用することができる。
On the other hand, in organic nonlinear optical materials, there are two main factors that govern their nonlinear optical constants: first, one molecule in the case of a low-molecular compound, and the repeating unit in the case of a polymer material. is the molecular hyperpolarizability of the monomer units, and the second is their arrangement. When a thin film is used as a second-order nonlinear optical material for generating second-order harmonics, it is desirable that each molecule is arranged so that all molecular hyperpolarizabilities are strengthened. Therefore, it is necessary to align the molecules in the normal direction or in one direction within the plane. (In any case, these highly oriented materials can be used in various ways, such as transmission type or waveguide type.

) しかしながら、従来の簡便な薄膜形成法、すなわちスピ
ンコード法、キャスト法、ディッピング法、バーコード
法、ロールコート法などのような方法を用いて作製した
薄膜は秩序性のないアモルファス状態であり、中心対称
性のない構造であることを必要とする第二次高調波発生
などの二次の非線形光学材料としては用いることができ
ないものであった。
) However, thin films produced using conventional and simple thin film formation methods, such as spin coding, casting, dipping, barcoding, and roll coating, are in an amorphous state with no order. It could not be used as a second-order nonlinear optical material, such as for second-order harmonic generation, which requires a structure without central symmetry.

また、このような高配向な有機薄膜をうる方法として、
ラングミュア−プロジェット法(LB法)や有機分子線
エピタキシー法(OMBE法)などがすでに提案されて
いるが、その手法は現在のところ、非常に複雑かつ煩雑
である。
In addition, as a method for obtaining such highly oriented organic thin films,
Although the Langmuir-Prodgett method (LB method) and the organic molecular beam epitaxy method (OMBE method) have already been proposed, these methods are currently very complicated and complicated.

以上のように、従来においてはπ−共役長の長い高分子
化合物を簡便な薄膜形成法を用いて中心対称性のない薄
膜にする方法はなかった。
As described above, conventionally, there has been no method of forming a polymer compound with a long π-conjugation length into a thin film without central symmetry using a simple thin film forming method.

[課題を解決するための手段] 本発明は、上記従来の問題点を解決し、大きい非線形光
学特性を有し、製膜化などの成形が容易で、かつ中心対
称性をとりに< < 、SHG 、光混合、パラメトリ
ック発振、電°気光学効果などの二次非線形光学効果、
とくにSHG活性であるようなπ共役長の長い高分子化
合物(以下、π −共役系高分子という)からなる新規
な第二次非線形光学効果を示す有機非線形光学材料を提
供するためになされたものである。
[Means for Solving the Problems] The present invention solves the above conventional problems, has large nonlinear optical properties, is easy to form into a film, and has central symmetry. second-order nonlinear optical effects such as SHG, optical mixing, parametric oscillation, and electro-optic effects;
In particular, this work was made to provide an organic nonlinear optical material exhibiting a novel second-order nonlinear optical effect consisting of a polymer compound with a long π conjugation length (hereinafter referred to as a π-conjugated polymer) that has SHG activity. It is.

すなわち、従来、π−共役系高分子は不溶不融のものが
多いためプロセス制御性に欠けていたが、本発明の材料
は溶剤に可溶なπ −共役系高分子がらなり、簡便な薄
膜作製法によって中心対称性のない薄膜を作製しうる高
性能な二次非線形光学効果を示す材料である。
In other words, in the past, many π-conjugated polymers were insoluble and infusible, so they lacked process controllability, but the material of the present invention consists of π-conjugated polymers that are soluble in solvents, and can be easily formed into thin films. It is a material that exhibits a high-performance second-order nonlinear optical effect that allows the creation of thin films without central symmetry depending on the manufacturing method.

本発明は、一般式(1): (式中、R1は炭素数1〜2oのアルキル基またはアル
コキシル基、Xiは−8−または−Nll−1gは整数
を示す)で表わされるπ −共役系高分子重合体および
(または)一般式(■): (式中、R2は水素原子または炭素数1〜2oのアルキ
ル基もしくはアルコキシル基、R3は炭素数1〜20の
アルキル基またはアルコキシル基、X’およびx3は−
S−または−NH−1mおよびnは整数を示す)で表わ
されるπ −共役系高分子共重合体からなる二次の非線
形光学効果を有する有機非線形光学材料に関する。
The present invention provides a π-conjugated system represented by the general formula (1): (wherein R1 is an alkyl group or an alkoxyl group having 1 to 2 carbon atoms, Xi is -8- or -Nll-1g is an integer) High molecular polymer and/or general formula (■): (wherein, R2 is a hydrogen atom or an alkyl group or alkoxyl group having 1 to 2 carbon atoms, R3 is an alkyl group or alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, ' and x3 are -
The present invention relates to an organic nonlinear optical material having a second-order nonlinear optical effect, which is made of a π-conjugated polymer copolymer represented by S- or -NH-1m and n are integers.

[作 用] 本発明の材料は、溶剤可溶なπ−共役系高分子からなり
、簡便な薄膜作製法が利用できるため、素子作製プロセ
スが著しく容易となり、また高効率の第二次非線形光学
効果を示す非線形光学材料である。
[Function] The material of the present invention is composed of a solvent-soluble π-conjugated polymer, and a simple thin film manufacturing method can be used, so the device manufacturing process is significantly facilitated, and it can also be used for highly efficient second-order nonlinear optics. It is a nonlinear optical material that exhibits effects.

[実施例] 本発明の有機非線形光学材料は、−数式(I):で表わ
されるπ −共役系高分子重合体および(または)−数
式(I): で表わされるπ −共役系高分子重合体からなる。
[Example] The organic nonlinear optical material of the present invention comprises: - a π-conjugated polymer represented by the formula (I): and/or - a π-conjugated polymer represented by the formula (I): Consists of merging.

−数式(1)中のR1は炭素数が1〜2oのアルキル基
またはアルコキシル基である。前記アルキル基やアルコ
キシル基を側鎖として導入することによりπ−共役系高
分子が可溶性になり、その炭素数が大きくなるほど溶剤
に溶けやすくなる。しがし、非線形光学特性に寄与して
いるのはチオフェン環やピロール環であって、アルキル
基やアルコキシル基は非線形光学特性に寄与しないので
、側鎖の炭素数が大きくなるほどπ −共役系高分子全
体の非線形光学特性は低下する。したがって、これらの
バランスの点から、前記アルキル基またはアルコキシル
基の炭素数は1〜12が好ましい。xlは−S−または
−NH−を示す。gは整数を示し、5〜50000 、
さらには20〜50000が好ましい。重合度の高いも
のが非線形光学特性よく、pが5未満では成形時に固体
化しにくくなる。また塗布性の高いπ −共役系高分子
をうるためには、分子量が充分大きいことが好ましい。
- R1 in formula (1) is an alkyl group or alkoxyl group having 1 to 2 carbon atoms. By introducing the alkyl group or alkoxyl group as a side chain, the π-conjugated polymer becomes soluble, and the larger the number of carbon atoms, the easier it is to dissolve in a solvent. However, it is the thiophene ring and pyrrole ring that contribute to the nonlinear optical properties, and the alkyl and alkoxyl groups do not contribute to the nonlinear optical properties, so the larger the number of carbon atoms in the side chain, the higher the π-conjugated system. The nonlinear optical properties of the entire molecule are degraded. Therefore, from the viewpoint of these balances, the number of carbon atoms in the alkyl group or alkoxyl group is preferably 1 to 12. xl represents -S- or -NH-. g represents an integer, 5 to 50,000,
Furthermore, 20 to 50,000 is preferable. Those with a high degree of polymerization have good nonlinear optical properties, and if p is less than 5, it will be difficult to solidify during molding. Furthermore, in order to obtain a π-conjugated polymer with high coating properties, it is preferable that the molecular weight is sufficiently large.

なお、−数式(I)で表わされる重合体におけるRI 
  Xiのそれぞれは、いずれも1種である必要はない
In addition, - RI in the polymer represented by formula (I)
Each of Xi does not need to be of one type.

一般式(II)中のR2は水素原子または炭素数が1〜
20のアルキル基もしくはアルコキシル基である。
R2 in general formula (II) is a hydrogen atom or has 1 to 1 carbon atoms.
20 alkyl or alkoxyl groups.

R2がアルキル基またはアルコキシル基のばあい、R1
と同様に炭素数が1〜12のものが好ましい。
When R2 is an alkyl group or an alkoxyl group, R1
Similarly, those having 1 to 12 carbon atoms are preferable.

R3は炭素数1〜20のアルキル基またはアルコキシル
基であるが、R1と同様に炭素数が1〜12のものが好
ましい。mおよびnはそれぞれ整数を示し、(lIl十
n)が5〜50000、さら1こは20〜50000で
あるのが好ましい。重合度の高いものが非線形光学特性
がよく、(lll+n)が5未満では成形時に固体化し
にくくなる。また、mとnの比率は溶剤に対する溶解性
などにより適宜設定すればよい。分子量は塗布性の高い
π−共役系高分子をつるために、充分大きいことが好ま
しい。X2   Xiはそれぞれ−S−または−NH−
を示す。なお、一般弐(II)で表わされる重合体にお
けるR2   R3X2   Xiのそれぞれは、いず
れも1種である必要はない。
R3 is an alkyl group or alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, and like R1, one having 1 to 12 carbon atoms is preferable. m and n each represent an integer, and preferably (lIln) is 5 to 50,000, and preferably 20 to 50,000. A material with a high degree of polymerization has good nonlinear optical properties, and if (lll+n) is less than 5, it becomes difficult to solidify during molding. Further, the ratio of m and n may be appropriately set depending on the solubility in a solvent and the like. The molecular weight is preferably large enough to hold a π-conjugated polymer with high coating properties. X2 Xi is -S- or -NH-, respectively
shows. Note that each of R2 R3X2 Xi in the polymer represented by general II (II) does not need to be one type.

−数式(1)で表わされるπ 〜共役系高分子は、ラン
ダム共重合体、ブロック共重合体のどちらでもよい。
- π represented by formula (1) ~ The conjugated polymer may be either a random copolymer or a block copolymer.

これらのπ −共役系高分子は、それぞれ単独で用いて
もよく、2種以上を併用してもよい。
These π-conjugated polymers may be used alone or in combination of two or more.

つぎに−数式(1)または(It)で表わされるπ −
共役系高分子の合成法について説明する。
Next, −π − expressed by formula (1) or (It)
The synthesis method of conjugated polymers will be explained.

該合成法にと(に限定はないが、−数式CI)や(It
)で表わされる重合単位を与える七ツマ−を電解重合ま
たは化学重合することによって高分子化する方法など用
いられる。化学重合によって高分子化する方法としては
、塩化第二鉄などの酸化剤を触媒とする合成法が簡便で
あり、また重合度も上がるなどの点から好ましい。
The synthesis method includes, but is not limited to, (Formula CI) and (It
) is used, such as a method of polymerizing a heptamer by electrolytically or chemically polymerizing it to give a polymerized unit represented by the formula. As a method for polymerizing by chemical polymerization, a synthesis method using an oxidizing agent such as ferric chloride as a catalyst is preferred because it is simple and increases the degree of polymerization.

前記−数式(I)や(1)で表わされる重合単位を与え
るモノマーは、R” MgBrなどのグリニア試薬と3
位にブロム基(B「)を有する複素五員環(チオフェン
またはピロール)のジクロロ(ジフェニルフォスフイノ
プロパン)ニッケル(I)などのニッケル触媒を用いて
のカップリング反応によってうろことができる。
The monomer providing the polymerized unit represented by formula (I) or (1) is a combination of a Grignard reagent such as R'' MgBr and 3
It can be obtained by a coupling reaction of a five-membered heterocyclic ring (thiophene or pyrrole) having a bromo group (B') in the nickel position using a nickel catalyst such as dichloro(diphenylphosphinopropane)nickel(I).

前記π −共役系高分子は溶剤に可溶である。The π-conjugated polymer is soluble in a solvent.

前記π −共役系高分子を溶解させる溶剤の具体例とし
ては、たとえばジメチルホルムアミド、ジメチルアセト
アミド、ジメチルスルホキシド、ジオキサン、クロロホ
ルム、テトラヒドロフラン、ジクロロメタン、トルエン
、酢酸エチル、ヘキサン、ジメトキシエタン、キシレン
、ニトロプロパン、ニトロベンゼン、N−メチルピロリ
ドン、ベンゾニトリルなどの有機溶媒があげられるが、
もちろんこれらに限定されるわけではない。これらの溶
剤は単独で用いてもよく、2種以上混合して用いてもよ
い。
Specific examples of the solvent for dissolving the π-conjugated polymer include dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, dioxane, chloroform, tetrahydrofuran, dichloromethane, toluene, ethyl acetate, hexane, dimethoxyethane, xylene, nitropropane, Examples include organic solvents such as nitrobenzene, N-methylpyrrolidone, and benzonitrile.
Of course, it is not limited to these. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

前記のごときπ −共役系高分子からなる本発明の有機
非線形光学材料は、用途などに応じて膜状、ファイバー
状、バルク状などに成形されるが、種々の素子に用いう
るという点から膜厚1000〜30000人程度の薄膜
が好ましい。
The organic nonlinear optical material of the present invention, which is made of the above-mentioned π-conjugated polymer, can be formed into a film, fiber, or bulk shape depending on the purpose. A thin film having a thickness of about 1,000 to 30,000 layers is preferable.

π−共役系高分子を薄膜化する方法にはとくに制限はな
いが、たとえば前記溶媒にπ −共役系高分子を溶かし
た溶液を基板上に塗布し、そののち溶剤を蒸発させるこ
とにより、π −共役系高分子薄膜とすることができる
There are no particular restrictions on the method for forming a thin film of a π-conjugated polymer, but for example, by applying a solution of the π-conjugated polymer dissolved in the above-mentioned solvent onto a substrate, and then evaporating the solvent, the π-conjugated polymer can be formed into a thin film. - Can be made into a conjugated polymer thin film.

前記塗布方法としては、たとえばスピンコード法、キャ
スト法、ディッピング法、バーコード法、ロールコート
法などがあげられる。このうちプロセス上、均一な薄膜
かえられるという観点がらスピンコード法が好ましい。
Examples of the coating method include a spin code method, a casting method, a dipping method, a bar code method, and a roll coating method. Among these, the spin code method is preferred from the viewpoint of producing a uniform thin film.

このような薄膜は非線形光学材料として有用なπ−共役
系高分子となっているばかりでなく、その詳細な原因は
不明であるが、二次の非線形光学効果に不可欠な中心対
称性のない薄膜となっている。
Such thin films are not only π-conjugated polymers useful as nonlinear optical materials, but also thin films without central symmetry, which is essential for second-order nonlinear optical effects, although the detailed cause is unknown. It becomes.

以上のように、本発明の有機非線形光学材料は、二次の
非線形光学材料に必要である大きい分子超分極率を有す
るπ−共役系高分子が高秩序で配向した有機薄膜であっ
て、スピンコード法などの簡便な方法でうろことができ
る。
As described above, the organic nonlinear optical material of the present invention is an organic thin film in which π-conjugated polymers having a large molecular hyperpolarizability necessary for a second-order nonlinear optical material are oriented in a highly ordered manner. You can wander using simple methods such as the code method.

以下に、本発明を実施例を用いてさらに具体的に説明す
るが、本発明はこれによって限定されるものではない。
The present invention will be explained in more detail below using Examples, but the present invention is not limited thereto.

実施例1 一般式(I)のR1がヘキシル基、XiがS原子である
ポリへキシルチオフェンを以下のようにして合成した。
Example 1 Polyhexylthiophene in which R1 of general formula (I) is a hexyl group and Xi is an S atom was synthesized as follows.

まず、フラスコ中に薄片状の金属マグネシウム3.95
gとジエチルエーテル200 mlを入れ、撹拌しなが
ら、ヘキシルブロマイド24m1を滴下するグリニア反
応によりヘキシルマグネシウムブロマイドをえた。つぎ
に、フラスコ中にブロモチオフェン20g1触媒である
ジクロロ(ジフェニルフォスフイノプロパン)ニッケル
(I[)0.33gおよびジエチルエーテル200 m
lを入れ、撹拌しながら前記ヘキシルマグネシウムブロ
マイド28m1を滴下して反応させ、滴下終了後さらに
3時間リフラックスした。
First, 3.95 pieces of flaky metal magnesium were placed in the flask.
Hexylmagnesium bromide was obtained by a Grignard reaction in which 24 ml of hexyl bromide was added dropwise while stirring and 200 ml of diethyl ether. Next, in a flask were placed 20 g of bromothiophene, 0.33 g of dichloro(diphenylphosphinopropane)nickel (I[) as a catalyst, and 200 m of diethyl ether.
1 of hexylmagnesium bromide was added dropwise with stirring to cause a reaction, and after the dropwise addition was completed, reflux was further performed for 3 hours.

反応終了後、ジエチルエーテルを除去し、減圧蒸留によ
る精製を行なうことにより、3−へキシルチオフェンを
えた。
After the reaction was completed, diethyl ether was removed and purification was performed by distillation under reduced pressure to obtain 3-hexylthiophene.

えられた3−へキシルチオフェンモノマー8.4gを7
00m1のクロロホルム中に溶解したのち、触媒として
無水塩化第二鉄32.4gを添加し、チッ素気流下、室
温にて2日間撹拌した。反応終了後、えられた生成物を
アセトンおよびメタノールを用いてソックスレー抽出法
によって洗浄し、クロロホルムに溶かしたのち、メタノ
ール中への再沈殿によりポリへキシルチオフェンをえた
。えられたポリへキシルチオフェンの分子ffl(My
)をゲルパーミテーションクロマトグラフィーによって
調べたところ80000であった。
8.4 g of the obtained 3-hexylthiophene monomer was
After dissolving in 00 ml of chloroform, 32.4 g of anhydrous ferric chloride was added as a catalyst, and the mixture was stirred at room temperature for 2 days under a nitrogen stream. After completion of the reaction, the obtained product was washed by Soxhlet extraction using acetone and methanol, dissolved in chloroform, and then reprecipitated into methanol to obtain polyhexylthiophene. The obtained polyhexylthiophene molecule ffl (My
) was examined by gel permeation chromatography and found to be 80,000.

つぎ、にガラス基板の温度および雰囲気温度を約60℃
に設定し、ポリへキシルチオフェンの約2重量%クロロ
ホルム溶液をガラス基板上にスピンコ−ト法にて塗布し
、乾燥させてフィルムを形成した。このとき、スピナー
の回転数は毎分2000回転とした。えられたフィルム
の膜厚は約800人であった。
Next, the temperature of the glass substrate and the ambient temperature were set to approximately 60°C.
An approximately 2% by weight chloroform solution of polyhexylthiophene was applied onto a glass substrate by spin coating and dried to form a film. At this time, the rotation speed of the spinner was 2000 revolutions per minute. The thickness of the film obtained was approximately 800.

えられたフィルムのSHG特性をメーカフリンジ法にて
測定した。メーカフリンジ法は薄膜材料の非線形光学定
数χ■を評価するのに用いられる方法であり、標準試料
(石英単結晶)と比較してそのχ0を決定する。また、
入射光に対して試料を回転したり、入射光および出射S
H光の偏光をそれぞれP偏光またはS偏光に設定する組
合わせにより、非線形光学定数テンソルのそれぞれの成
分まで決定することができる。
The SHG characteristics of the obtained film were measured using the manufacturer's fringe method. The Maker fringe method is a method used to evaluate the nonlinear optical constant χ■ of a thin film material, and its χ0 is determined by comparing it with a standard sample (quartz single crystal). Also,
The sample can be rotated with respect to the incident light, the incident light and the output S
By setting the polarization of the H light to P polarization or S polarization, each component of the nonlinear optical constant tensor can be determined.

本測定で用いた実験系を第1図に示す。第1図に示すよ
うにYAGレーザ(1)から出た波長1.08Iのレー
ザ光は偏光子(2によって直線偏光となったあと、レン
ズ(3)によって集光され、回転ステージ(4)上の薄
膜試料(5)に照射される。試料では第二次高調波が発
生し、フィルター(6)によって入射光を取除き、適当
な光量に調節し、偏光子(7)によって望む偏光のS1
1光だけが取出され、光電子増倍管(8)にて検知され
る。なお、図中Cωはボックスカー積分器、Mはコント
ローラである。
Figure 1 shows the experimental system used in this measurement. As shown in Figure 1, the laser beam with a wavelength of 1.08I emitted from the YAG laser (1) is converted into linearly polarized light by a polarizer (2), then focused by a lens (3), and placed on a rotating stage (4). A second harmonic is generated in the sample, the incident light is removed by a filter (6), the amount of light is adjusted to an appropriate level, and the polarizer (7) is used to polarize the desired polarized light S1.
Only one light is extracted and detected by a photomultiplier tube (8). In the figure, Cω is a boxcar integrator, and M is a controller.

第2図にえられたフィルムのSHGメーカフリンジを示
す。横軸は試料の回転角であり、縦軸は試料で発生した
SHG光強度である。第2図に示すように、薄膜試料特
有のメーカフリンジが観察され、実施例1のポリへキシ
ルチオフェンスピンコード膜が基板に対しての垂直配向
性を保持していることがわかる。この原因は現時点では
明らがではないが、材料内部または材料と基板との相互
作用によるものと考えられる。
Figure 2 shows the SHG manufacturer fringe of the film obtained. The horizontal axis is the rotation angle of the sample, and the vertical axis is the SHG light intensity generated at the sample. As shown in FIG. 2, manufacturer fringe peculiar to the thin film sample was observed, and it was found that the polyhexylthiophene spin cord film of Example 1 maintained vertical alignment with respect to the substrate. Although the cause of this is not clear at present, it is thought to be due to the inside of the material or the interaction between the material and the substrate.

さらにえられたフィルムの非線形光学定数を第1表に示
す。
Furthermore, the nonlinear optical constants of the obtained film are shown in Table 1.

実施例2 ポリへキシルチオフェンの約2重量%のクロロホルム溶
液を用いて、実施例1と同様にして、ガラス基板上にポ
リへキシルチオフェン膜を形成した。ただし、スピナー
の回転数は毎分1000回転であり、えられたフィルム
の膜厚は約1000人であった。えられたフィルムのS
HG特性を実施例1と同様にして測定した。結果を第1
表に示す。
Example 2 A polyhexylthiophene film was formed on a glass substrate in the same manner as in Example 1 using a chloroform solution containing about 2% by weight of polyhexylthiophene. However, the rotation speed of the spinner was 1000 revolutions per minute, and the thickness of the obtained film was about 1000 revolutions per minute. S of the obtained film
HG characteristics were measured in the same manner as in Example 1. Results first
Shown in the table.

実施例3 実施例1でえられたヘキシルチオフェンモノマーとチオ
フェンモノマーをモル比4:1で混合したものを用いた
ほかは、実施例1と同様にして化学重合し、ポリへキシ
ルチオフェン−ポリチオフェン共重合体をえた。
Example 3 Chemical polymerization was carried out in the same manner as in Example 1 except that a mixture of the hexylthiophene monomer and thiophene monomer obtained in Example 1 at a molar ratio of 4:1 was used to obtain a polyhexylthiophene-polythiophene copolymer. I got a polymer.

ガラス基板の温度および雰囲気温度を約80”Cに設定
し、該共重合体の約2重量%クロロホルム溶液をガラス
基板上にスピンコード法にて塗布し、乾燥させてフィル
ムを形成した。このとき、スピナーの回転数は毎分20
00回転とした。フィルムの膜厚は約700人であった
。えられたフィルムのSHG特性を実施例1と同様にし
て測定した。結果を第1表に示す。
The temperature of the glass substrate and the ambient temperature were set at about 80"C, and a solution of about 2% by weight of the copolymer in chloroform was applied onto the glass substrate by a spin code method and dried to form a film. At this time, , the rotation speed of the spinner is 20 per minute
It was set to 00 rotations. The thickness of the film was about 700 people. The SHG properties of the obtained film were measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

比較例1 石英単結晶の非線形光学定数を第1表に示す。Comparative example 1 Table 1 shows the nonlinear optical constants of quartz single crystal.

第  1  表 第1表から、実施例1〜3のフィルムの非線形光学定数
が無機材料である石英単結晶に比べて非常に大きいこと
がわかる。
Table 1 From Table 1, it can be seen that the nonlinear optical constants of the films of Examples 1 to 3 are much larger than that of quartz single crystal, which is an inorganic material.

[発明の効果] このように本発明の有機非線形光学材料は、高性能な二
次の非線形光学効果を有する材料であり、溶剤可溶なπ
−共役系高分子から簡便な方法により成形することがで
きる。
[Effects of the Invention] As described above, the organic nonlinear optical material of the present invention is a material that has a high-performance second-order nonlinear optical effect, and has a solvent-soluble π
- Can be molded from conjugated polymers using a simple method.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は非線形光学定数を決定するためのメーカフリン
ジ測定系を示す説明図であり、第2図は実施例1でえら
れたポリへキシルチオフェン膜のメーカフリンジ特性を
示すグラフである。 (図面の符号) (1) : YAG レーザ (2):偏光子 (3):レンズ (4)一回転ステージ (5):薄膜試料 (6):フィルター (7) 、偏光子 (8):光電増倍管 (9):ボックスカー積分器 (至)ニコントローラ
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a maker fringe measurement system for determining nonlinear optical constants, and FIG. 2 is a graph showing maker fringe characteristics of the polyhexylthiophene film obtained in Example 1. (Drawing symbols) (1): YAG laser (2): polarizer (3): lens (4) one-rotation stage (5): thin film sample (6): filter (7), polarizer (8): photoelectric Multiplier tube (9): Boxcar integrator (to) controller

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)一般式( I ): ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) (式中、R^1は炭素数1〜20のアルキル基またはア
ルコキシル基、X^1は−S−または−NH−、lは整
数を示す)で表わされるπ−共役系高分子重合体および
(または)一般式(II): ▲数式、化学式、表等があります▼(II) (式中、R^2は水素原子または炭素数1〜20のアル
キル基もしくはアルコキシル基、R^3は炭素数1〜2
0のアルキル基またはアルコキシル基、X^2およびX
^3は−S−または−NH−、mおよびnは整数を示す
)で表わされるπ−共役系高分子共重合体からなる二次
の非線形光学効果を有する有機非線形光学材料。
(1) General formula (I): ▲Mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼(I) (In the formula, R^1 is an alkyl group or alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, and X^1 is -S- or -NH-, l represents an integer) and/or general formula (II): ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼(II) (In the formula, R^ 2 is a hydrogen atom or an alkyl group or alkoxyl group having 1 to 20 carbon atoms, and R^3 is a hydrogen atom to 1 to 2 carbon atoms.
0 alkyl or alkoxyl groups, X^2 and X
An organic nonlinear optical material having a second-order nonlinear optical effect, which is made of a π-conjugated polymer copolymer represented by -S- or -NH-, and m and n are integers.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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