取代基极性效应对含偶氮苯液晶聚合物薄膜全息光栅记录的影响研究

《Optical Materials》：Substituent polarity effect and holographic grating recording in thin films of azobenzene-containing liquid crystalline polymers

本文系统研究了不同极性取代基（丁基、氰基、硝基）对偶氮苯液晶聚合物（Azo LC Polymers）薄膜中全息光栅记录性能的调控机制。通过双光束干涉技术同步记录表面浮雕光栅（SRG）和偏振光栅，发现硝基取代聚合物具有更高光致双折射率，而氰基取代聚合物更易形成表面浮雕。研究为开发高性能光控器件提供了分子设计指导。

　　

亮点

通过双正交圆偏振激光（532 nm）辐照，在含偶氮苯液晶聚合物（Azo LC Polymers）薄膜中同步记录了表面浮雕光栅（SRG）和偏振光栅。研究发现，硝基取代聚合物的光致双折射效应更显著，而氰基取代聚合物则更利于表面浮雕的形成。通过调控辐照时间和薄膜厚度，可获得接近理论极限衍射效率的偏振光栅。

实验部分

通过可逆加成-断裂链转移（RAFT）聚合技术合成目标聚合物，并利用¹H NMR和凝胶渗透色谱（GPC）对聚合物结构进行表征。热分析显示所有聚合物均具有液晶相行为，玻璃化转变温度高于室温。

结果与讨论

取代基极性显著影响光响应性能：硝基取代聚合物表现出最高的光致双折射，而氰基取代聚合物在表面浮雕形成方面更具优势。退火处理可通过液晶相重构进一步增强光学各向异性。双光束干涉实验证实，偏振光栅与表面浮雕光栅的形成动力学存在明显差异。

结论

本研究揭示了取代基极性对偶氮苯液晶聚合物光控性能的调控机制：高极性硝基取代基利于光取向诱导的双折射，而中等极性氰基取代基更促进质量迁移驱动的表面浮雕形成。该发现为设计具有定制化全息记录性能的光敏材料提供了分子工程指导。