zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-631Research ArticleСтатьиРАСЧEТ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ОПТИЧЕСКИХ НЕЛИНЕЙНЫХ ФТОРСОДЕРЖАЩИХ ХРОМОФОРОВCALCULATION OF THE STRUCTURE AND PROPERTIES OF OPTICAL NONLINEAR FLUORINE-CONTAINING CHROMOPHORESКитайМ. С.KitaiM. S.

Moscow

mkitai@mail.ruПолунинЕ. В.PoluninE. V.

Moscow

РыковаЕ. А.RykovaE. A.

Moscow

СафоновА. А.SafonovA. A.

Moscow

СоколовВ. И.SokolovV. I.Институт фотонных технологий, ФНИЦ “Кристаллография и фотоника” Российской АНInstitute on Photonic Technologies, Federal Research Center “Crystallography and Photonics”, Russian Academy of SciencesИнститут органической химии им. Н. Д. Зелинского Российской АНN. D. Zelinsky Institute of Organic Chemistry, Russian Academy of SciencesЦентр фотохимии, ФНИЦ “Кристаллография и фотоника” Российской АНCenter of Photochemistry, Federal Research Center “Crystallography and Photonics”, Russian Academy of Sciences202030062020873355361Copyright © Китай М.С., Полунин Е.В., Рыкова Е.А., Сафонов А.А., Соколов В.И., 20202020Китай М.С., Полунин Е.В., Рыкова Е.А., Сафонов А.А., Соколов В.И.Kitai M.S., Polunin E.V., Rykova E.A., Safonov A.A., Sokolov V.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/631

Рассмотрены возможные модификации структуры хромофоров с нелинейными оптическими свойствами за счет присоединения к акцепторному участку молекулы атомов фтора и фторсодержащих групп. Изучен ряд нелинейных хромофоров на основе N-этил-N-(2-гидроксиэтил)-4-фенилазоанилина, модифицированных присоединением к акцепторному участку атомов фтора и фторсодержащих групп, для которых проведен квантово-химический расчет дипольных моментов и первых гиперполяризуемостей, найдены положения максимумов в электронном спектре поглощения, величины малликеновских зарядов на атомах. Показано, что присоединение атомов фтора и фторсодержащих групп к акцепторному участку молекулы хромофора приводит к изменению (увеличению) “параметра эффективности”, определяемого как произведение дипольного момента и первой гиперполяризуемости. Оценены основные параметры волноводного модулятора из электрооптического полимерного композита с внедренными в него фторсодержащими хромофорами.

Possible modifications of the structure of chromophores that have nonlinear optical properties due to the addition of fluorine atoms and fluorine-containing groups to the acceptor site of the molecule are considered. Quantum chemical calculations of dipole moments and first hyperpolarizability were performed for a number of nonlinear chromophores based on N-ethyl-N-(2-hydroxyethyl)-4-phenylazoaniline and modified by the addition of fluorine atoms and fluorine-containing groups to the acceptor site. Positions of maxima in the electron absorption spectrum and the values of Mulliken charges on atoms are also found. It is shown that the addition of fluorine atoms and fluorine-containing groups to the acceptor site of the chromophore molecule leads to a change (increase) in the “efficiency parameter”, defined as the product of the dipole moment by the first hyperpolarizability. The main parameters of a waveguide modulator made of the electrooptical polymer composite with fluorine-containing chromophores embedded in it are estimated.

хромофоры с нелинейными оптическими свойствамиквантово-химический расчетакцептордонордипольный моментфторсодержащая группаэффект Поккельсагиперполяризуемостьэлектрооптический модуляторchromophores with nonlinear optical propertiesquantum chemical calculationacceptordonordipole momentfluorine-containing groupPockels effecthyperpolarizabilityelectro-optical modulatorРабота выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ в рамках госзадания ФНИЦ “Кристаллография и фотоника” Российской АН в части прогнозирования и анализа свойств электрооптических хромофоров и гранта Российского фонда фундаментальных исследований № 17-07-01478 в части синтеза фторсодержащих хромофоров. Квантово-химические расчеты (госзадание ФНИЦ “Кристаллография и фотоника” Российской АН № АААА-А19-119040490079-8) выполнены Е. А. Рыковой и А. А. Сафоновым. Авторы благодарят И. О. Горячука за полезные обсуждения.ReferencesJ. H. Bechtel, J. Menders, D. Y. Zang. Fiber Integr. Opt., 22 (2003) 211—234; doi: 10.1080/1468030390208411J. H. Bechtel, J. Menders, D. Y. Zang. Fiber Integr. Opt., 22 (2003) 211—234; doi: 10.1080/1468030390208411М. Ю. Балакина. Квантово-химическое моделирование нелинейно-оптических характеристик и эффекта среды в сопряженных органических молекулярных системах, дис…. д-ра хим. наук, Казань (2009)М. Ю. Балакина. Квантово-химическое моделирование нелинейно-оптических характеристик и эффекта среды в сопряженных органических молекулярных системах, дис…. д-ра хим. наук, Казань (2009)L. Dalton, S. Benight. Polymers, 3 (2011) 1325—1351; doi: 10.3390/polym3031325L. Dalton, S. Benight. Polymers, 3 (2011) 1325—1351; doi: 10.3390/polym3031325A. L. Pyayt. Polymers, 3 (2011) 1591—1599; doi:10.3390/polym3041591A. L. Pyayt. Polymers, 3 (2011) 1591—1599; doi:10.3390/polym3041591A. I. Gorkovenko, A. I. Plekhanov, A. E. Simanchuk, A. V. Yakimanskiy, G. I. Nosova, N. A. Solovskaya, N. N. Smirnov. J. Appl. Phys., 116 (2014) 223104; doi: 10.1063/1.4904194A. I. Gorkovenko, A. I. Plekhanov, A. E. Simanchuk, A. V. Yakimanskiy, G. I. Nosova, N. A. Solovskaya, N. N. Smirnov. J. Appl. Phys., 116 (2014) 223104; doi: 10.1063/1.4904194J. Liu, G. Xu, F. Liu, I. Kityk, X. Liu, Z. Zhen. RSC Adv., 5 (2015) 15784—15794; doi: 10.1039/c4ra13250eJ. Liu, G. Xu, F. Liu, I. Kityk, X. Liu, Z. Zhen. RSC Adv., 5 (2015) 15784—15794; doi: 10.1039/c4ra13250eMatsue Masaki, Kavase Ritsu, Funabiki Kasumasa. Bull. Chem. Soc. Jpn., 70 (1997) 3153—3158Matsue Masaki, Kavase Ritsu, Funabiki Kasumasa. Bull. Chem. Soc. Jpn., 70 (1997) 3153—3158Seyed Hosseini, Masameh Shiras, Ashari Maryam. Metal-Org. Nano-Metal Chem., 43, N 6 (2013) 691—698Seyed Hosseini, Masameh Shiras, Ashari Maryam. Metal-Org. Nano-Metal Chem., 43, N 6 (2013) 691—698W. Groh. Makromol. Chem., 189 (1988) 2861—2874; doi: 10.1002/macp.1988.021891213 [10] В. М. Файн. Квантовая радиофизика, т. 1; Фотоны и нелинейные среды, Москва, Сов. радио (1972) 259—261W. Groh. Makromol. Chem., 189 (1988) 2861—2874; doi: 10.1002/macp.1988.021891213 [10] В. М. Файн. Квантовая радиофизика, т. 1; Фотоны и нелинейные среды, Москва, Сов. радио (1972) 259—261M. Lee, H. E. Katz, C. Erben, D. M. Gill, P. Gopalan, J. D. Heber, D. J. McGee. Science, 298 (2002) 1401M. Lee, H. E. Katz, C. Erben, D. M. Gill, P. Gopalan, J. D. Heber, D. J. McGee. Science, 298 (2002) 1401G. Otomo, T. Yamada, S. Inoue. J. Nat. Inst. Inform. Commun. Technol., 60, N 1 (2013) 3G. Otomo, T. Yamada, S. Inoue. J. Nat. Inst. Inform. Commun. Technol., 60, N 1 (2013) 3А. И. Левицкая. Квантово-химическое и атомистическое моделирование электрооптических хромофоров с конденсированными гетероциклическими фрагментами хромофорсодержащих олигомеров и бинарных систем на их основе, дис…. канд. хим. наук, Казань (2018)А. И. Левицкая. Квантово-химическое и атомистическое моделирование электрооптических хромофоров с конденсированными гетероциклическими фрагментами хромофорсодержащих олигомеров и бинарных систем на их основе, дис…. канд. хим. наук, Казань (2018)F. Neese. Comput. Mol. Sci., 2 (2012) 73—78F. Neese. Comput. Mol. Sci., 2 (2012) 73—78F. Neese. Comput. Mol. Sci., 8 (2017) 1327F. Neese. Comput. Mol. Sci., 8 (2017) 1327http://classic.chem.msu.su/gran/firefly/index.htmlhttp://classic.chem.msu.su/gran/firefly/index.htmlF. Weigend, R. Ahlrichs. Phys. Chem. Chem. Phys., 7 (2005) 3297—3302F. Weigend, R. Ahlrichs. Phys. Chem. Chem. Phys., 7 (2005) 3297—3302В. И. Соколов, А. С. Ахманов, И. М. Ашарчук, И. О. Горячук, И. В. Заварзин, Ю. Е. Погодина, Е. В. Полунин. Fluorine Notes, 121 (2018) 5—6В. И. Соколов, А. С. Ахманов, И. М. Ашарчук, И. О. Горячук, И. В. Заварзин, Ю. Е. Погодина, Е. В. Полунин. Fluorine Notes, 121 (2018) 5—6

The authors declare that there are no conflicts of interest present.