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第一章 光化学基本原理1

1.1 分子轨道1

1.1.1 n轨道2

1.1.2 π轨道和π？轨道2

1.1.3 σ轨道和σ？轨道2

1.2 电子激发态3

1.2.1 激发态的电子组态3

1.2.2 激发态的多重态3

1.2.3 激发态的能量4

1.3 激发态的产生5

1.3.1 Lambert-Beer定律5

1.3.2 Stark-Einstein定律5

1.3.3 吸收光谱5

1.3.4 选择定则5

1.4 激发态的衰减6

1.4.1 Kasha规则6

1.4.3 无辐射跃迁7

1.4.4 能量传递7

1.4.2 辐射跃迁7

1.4.6 化学反应8

1.4.7 Jablonski图解8

1.4.5 电子转移8

1.5 光化学发展的趋势9

第二章 激发态的辐射跃迁与非辐射跃迁10

2.1 吸收和辐射的关系10

前言11

2.2 荧光12

2.2.1 荧光产生的条件12

2.2.2 影响荧光的主要因素13

2.2.3 荧光强度、量子产率、速率常数和荧光寿命14

2.2.4 荧光光谱和斯托克位移15

2.2.5 高级激发态发射的荧光16

2.3 磷光16

2.3.1 磷光的产生及磷光速率常数16

2.3.2 磷光量子产率16

2.3.3 磷光光谱17

2.3.4 室温下液态溶液中的磷光17

2.4 延迟荧光18

2.4.1 E型延迟荧光18

2.5 激基缔合物和激基复合物19

2.4.2 P型延迟荧光19

2.6 无辐射跃迁理论20

2.7 内转换21

2.7.1 内转换速率常数22

2.7.2 内转换量子产率23

2.8 系间窜越23

2.9 单分子过程的光物理动力学27

第三章 激发态能量转移29

3.1 概述29

3.2.2 无辐射能量转移30

3.2.1 辐射能量转移30

3.2 能量转移的基本理论30

3.3 能量转移的典型实例43

3.3.1 F？rster机理的实例43

3.3.2 交换机理的实例44

3.3.3 通过键的超交换机理的实例45

3.3.4 激子转移的实例45

3.4 能量转移的研究方法46

3.4.1 能量转移的实验研究方法46

3.4.2 能量转移的理论研究方法49

4.1 概述58

第四章 光致电子转移58

4.2 相关的概念和理论59

4.2.1 激发态失活的途径59

4.2.2 电子转移中的自由能变化(ΔG)60

4.2.3 Weller理论与Msrcus理论的比较61

4.2.4 势能面62

4.2.5 与电子转移有关的速率数据62

4.2.6 Franck-Condon原理62

4.3.1 闪光光解检测63

4.3 研究方法和实验范例63

4.2.8 激基复合物和激基缔合物63

4.2.7 逆电子转移63

4.3.2 电子自旋共振(ESR)和自旋捕获方法64

4.3.3 化学诱导动态核极化(CIDNP)方法64

4.3.4 其他实验方法64

4.3.5 光致电子转移反应的一些实际考虑64

4.3.6 给体(D)与受体(A)之间的距离65

4.3.7 光致电子转移与其他过程之间的竞争65

4.3.8 环境效应65

5.2.2 光诱导电子转移68

5.2 双组分体系中的能量转移和电子转移68

5.2.1 电子能量转移68

第五章 激发态能量转移与转移的竞争68

5.1 概述68

5.2.3 电荷转移发光69

5.2.4 电荷复合化学发光70

5.3 能量转移理论70

5.3.1 经典的能量转移理论70

5.3.2 经相遇复合物的能量转移71

5.4 电子转移过程71

5.5 能量转移与电子转移的一般动力学处理71

5.6.1 相遇复合物有相同多重度的转移72

5.6 能量向多个激发态转移72

5.6.2 相遇复合物有不同多重度的转移73

5.7 能量转移与电子转移的竞争73

5.8 能量转移与电子转移竞争的实例74

第六章 分子激发态反应动力学和超快过程研究77

6.1 纳秒量级的激发态反应动力学77

6.1.1 光激发过程77

6.1.2 辐射和非辐射速率77

6.1.3 双分子过程79

6.1.4 激基缔合物和激发复合物体系81

6.1.5 Stern-Volmer方程式82

6.2 飞秒量级的超快动力学83

6.2.1 飞秒荧光亏蚀谱的实验方法84

6.2.2 飞秒时间分辨荧光亏蚀谱的理论描述方法87

6.2.3 液相染料分子的超快振动弛豫89

6.2.4 酞菁和卟啉分子超快内转换93

第七章 光反应中间体及高级激发态的光化学103

7.1 分步双激光技术与一般光化学方法103

7.2 分步双激光技术的简介104

7.3 激发态反应中间体的荧光光谱研究105

7.3.1 自由基的荧光光谱106

7.3.2 双自由基的荧光光谱109

7.3.3 卡宾的发射光谱110

7.4 激发态中间体的瞬态吸收111

7.5 激发态中间体的单分子反应115

7.5.1 单分子光裂解反应115

7.5.2 分子内光裂解重排反应116

7.5.3 单光子光电离118

7.6 激发态反应中间体的分子间反应119

7.6.1 氧与激发态自由基之间的反应120

7.6.2 激发态自由基同烯烃的反应120

7.6.3 激发态自由基同电子受体之间的反应121

7.6.4 激发态自由基同电子给体之间的反应122

7.6.5 卡宾的分子间反应123

7.7 高级激发态研究124

7.7.1 强制NorrishⅠ型反应124

7.7.2 高级激发态的键断裂126

7.7.3 高级激发态的光电离126

7.7.4 高级激发态的光异构化反应127

7.7.5 高级激发三重态的能量转移128

7.8 发展前景与高技术128

8.1 碳-碳双键之间的光环合加成反应131

第八章 分步光环合加成和反应中间体的捕获131

8.1.1 芳烃中碳-碳不饱和键的光环合加成反应133

8.1.2 α，β-烯铜的光环合加成反应135

8.2 羰基和硫羰基参与的光环合加成反应137

8.3 含碳氮双键化合物的光环合加成反应141

第九章 双键的异构化反应157

9.1 碳-碳双键的异构化反应157

9.1.1 一般理论分析157

9.1.2 基态顺-反热异构化反应158

9.1.3 光异构化或激发态异构化反应159

9.2.2 氨基偶氮苯类型171

9.2 氮-氮双键的异构化171

9.2.1 偶氮苯类化合物171

9.2.3 假1，2二苯乙烯类型172

9.2.4 偶氮苯的光异构化机理172

9.3 碳-氮双键的异构化175

9.3.1 含一个双键的异构化175

9.3.2 碳-氮双键的单向光异构化177

9.3.3 含两个碳-氮双键化合物的异构化177

9.4 甲嵌衍生物的异构化反应178

10.2 光子学微结构的种类与发展现状181

10.1 概述181

第十章 光子学微结构181

10.3 光子学微结构研究的新课题185

10.3.1 周期极化非线性光学晶体与变频激光器185

10.3.2 非线性光子晶体与光控光器件185

10.3.3 红外半导体非线性光学晶体与中红外可调谐激光器研究185

10.3.4 光折变晶体的缺陷态控制工程方法与动态相位栅光子器件185

10.3.5 可集成微腔微结构与微腔激光器阵列185

10.3.6 光敏光纤的折射率工程化与全光纤集成光子器件185

10.3.7 激光脉冲感应瞬态折射率突变新效应、新材料与新器件185

10.3.8 有机聚合物与玻璃态介质的全光极化与非线性光子器件185

10.4 结束语186

10.3.9 多功能集成光子器件186

第十一章 有机光致变色材料187

11.1 概述187

11.1.1 光致变色定义187

11.1.2 光致变色研究的发展历史189

11.1.3 主要的有机光致变色体系简介190

11.2 俘精酸酐家族化合物193

11.2.1 引言193

11.2.2 芳香环取代俘精酸酐196

11.2.3 杂环取代俘精酸酐199

11.2.4 俘精酸酐衍生物204

11.2.5 俘精酸酐的分子结构与光致变色性能之间的关系208

11.2.6 杂环俘精酸酐在聚合物中的光致变色211

11.2.7 光致变色机理211

11.3 二芳基乙烯类光致变色体系214

11.3.1 二芳杂环基乙烯的结构及合成方法214

11.3.2 二芳基乙烯类化合物的光致变色性能217

11.3.3 二芳基乙烯类化合物的光致变色反应机理220

11.4.1 萘并吡喃221

11.4 吡喃类化合物221

11.4.2 芳杂环并吡喃223

11.5 螺吡喃和螺噁嗪226

11.5.1 螺吡喃226

11.5.2 螺噁嗪228

11.6 光致变色化合物的酸致变色235

11.6.1 螺噁嗪与盐酸形成的变色产物的吸收光谱236

11.6.2 酸致变色产物的光致变色237

11.6.3 螺噁嗪的酸致变色、光致变色与热致变色237

11.7.1 晶体结构与光致变色和热致变色的关系238

11.7 光致变色希夫碱238

11.7.2 双希夫碱类化合物240

11.7.3 希夫碱的光致变色反应机理240

11.7.4 光致变色产物和热致变色产物的结构242

11.8 光致变色材料的应用243

11.8.1 光信息存储与光致变色材料243

11.8.2 生物分子活性的光调控244

11.8.3 光致变色超分子245

11.8.4 露光计245

11.8.10 防伪和鉴伪246

11.8.9 伪装材料246

11.8.8 印刷板和印刷电路246

11.8.7 防护与装饰材料246

11.8.6 光计算246

11.8.5 自显影感光胶片和全息摄影材料246

第十二章 有机非线性光学材料和器件260

12.1 有机非线性光学材料的分子设计、分子非线性可极化率与频率因子和分子跃迁频率的关系260

12.1.1 引言260

12.1.2 实验260

12.1.3 结果和讨论261

12.2 有机电光材料研究的近期进展和应用前景267

12.2.1 引言267

12.2.2 稳定性问题268

12.2.3 光学损耗问题270

12.2.4 电光系数的提高271

12.2.5 结束语271

12.3 含推拉型偶氮苯侧基的系列--聚酰亚胺二阶非线性光学材料的合成及表征272

12.3.1 引言272

12.3.2 实验273

12.3.3 结果与讨论274

12.4 具有非线性光学活性的偶氮类聚酯的合成及其表征277

12.4.1 引言277

12.4.2 实验278

12.4.3 结果与讨论280

12.5 三阶非线性光学材料，新型氧钒酞菁的光学克尔效应及其弛豫动力学分析283

12.6 有机/聚合物电光调制器及其他光子学组件的应用和研制进展286

12.6.1 聚合物电光调制器和它们在社区电视(CATV)等低带宽系统中的应用286

12.6.2 高速网络用聚合物调制器287

12.6.3 调制器是相控阵的主要组件，相控阵的全聚合物延迟线网络288

12.6.4 计算机系统平行互连用聚合物调制器阵列288

12.6.5 聚合物热光开关和超快全光开关288

12.6.6 光学泵浦的以及电驱动的聚合物激光289

12.6.7 光学互连聚合物技术290

12.6.9 有机/聚合物材料热稳定性问题的简单评估291

12.6.8 有机光子学器件制备技术的发展291

第十三章 新型高分子光折变材料296

13.1 概述296

13.2 高分子光折变材料的必要组分及性能表征298

13.2.1 高分子光折变材料的必要组分及相互间能级关系298

13.2.2 高分子光折变材料的性能表征299

13.2.3 外电场对高分子光折变材料的影响301

13.3 高分子光折变材料302

13.3.1 以非线性光学聚合物为基础的高分子光折变材料302

13.3.2 以光导性聚合物为基础的高分子光折变材料306

13.3.3 全功能型高分子光折变材料310

13.4 高分子光折变材料中的取向增强作用313

13.5 高分子光折变材料展望314

第十四章 荧光探针和荧光化学敏感器319

14.1 分子内共轭的电荷转移化合物的辐射衰变与非辐射衰变320

14.2 分子内共轭的电荷转移化合物的环境效应和其作为探针应用的根据323

14.3 分子信号系统与荧光化学敏感器的发展与应用326

14.4 荧光化学敏感器中的信息传递机制326

14.4.1 nπ？激发态发光体的应用326

14.4.2 ππ？激发态发光体的应用327

14.4.3 金属中心(MC)激发态327

14.4.4 电荷转移(CT)激发态328

14.5 激基缔合物与激发单体发光强度的转变331

14.6 荧光化学敏感器分子内的接受体问题332

14.7 羧酸和羧酸盐的络合336

第十五章 有机/高分子电致发光材料与器件342

15.1 概述342

15.1.1 历史背景342

15.1.2 快速发展342

15.2 有机/高分子电致发光原理344

15.2.1 载流子注入344

15.2.2 载流子传输345

15.3.1 有机电致发光材料346

15.3 有机电致发光材料和传输材料346

15.2.4 激子衰减与发光346

15.2.3 载流子复合与激子形成346

15.3.2 有机空穴传输材料349

15.3.3 有机电子传输材料350

15.4 高分子电致发光材料和传输材料351

15.4.1 聚苯乙烯撑351

15.4.2 聚噻吩355

15.4.3 聚对苯撑和聚烷基芴355

15.4.4 高分子空穴传输材料357

15.4.5 高分子电子传输材料357

15.5.1 单层结构器件359

15.5 器件结构359

15.5.2 多层结构器件360

15.5.3 量子肼结构器件361

15.5.4 微腔结构器件361

15.6 器件性能362

15.6.1 发光颜色362

15.6.2 发光效率362

15.6.3 稳定性和寿命364

15.7.3 激发态和激发过程365

15.7.2 电子结构和电子能态365

15.7.1 材料分子工程365

15.7 展望365

15.7.4 相态和界面366

15.7.5 老化和稳定性366

第十六章 光子型信息存储原理和材料371

16.1 光子存储原理和材料的物理化学特性372

16.1.1 光子烧孔372

16.1.2 电子俘获372

16.1.3 光折变存储373

16.1.4 光致变色存储373

16.2.3 图像式374

16.3 有机光致变色化合物用作光存储介质374

16.2.4 全息式374

16.2 光子存储的记录方式和特点374

16.2.2 矢量式374

16.2.1 斑点式374

16.4 可擦重写光致变色光盘的研制375

16.4.1 可擦重写光致变色光盘的工作原理375

16.4.2 光致变色盘片的制备375

16.5 体相三维光存储377

16.5.1 双光子存储原理378

16.5.2 三维空间内写入、读出信息379

16.5.3 三维体相存储材料381

16.6 光子存储的发展方向384

第十七章 半导体和纳米材料387

17.1 概述387

17.2 过渡金属氧化物半导体光致变色材料388

17.2.1 简介388

17.2.2 MoO3,WO3的光致变色389

17.3 过渡金属氧化物的电致变色395

17.3.1 简介395

17.2.3 小结395

17.3.2 组成396

17.3.3 机理研究400

17.3.4 器件开发403

17.3.5 其他405

17.3.6 小结406

17.4 二氧化钛薄膜及纳米颗粒--环境治污明星406

17.4.1 简介406

17.4.2 实际应用408

17.5 半导体光诱导特性在绝缘体表面金属化的应用410

17.6 展望412