Inżynieria polarnych materiałów krystalicznych w oparciu o betainy N-fenylopirydyniowe

Pyridinium N–phenolate betaine dyes are organic zwitterions with separated positive and negative charges. A single molecule of betaine dye has a high dipole moment the change of which generates non–linear second–order effects. Recently obtained new betaine dyes were crystallized from various solvents by evaporation at ambient conditions. Crystal structure of four betaine dyes were determined by X–ray diffraction. Structural analysis showed that the molecules have a tendency to antiparallel arrangement in the crystal structure (even if the space group is noncentrosymmetric) therefore non–linear second–order effects disappear in the crystalline phases. Forced parallel arrangement of the molecules could give hope to engineer new NLO materials. The samples for checking SHG properties were prepared by an incorporation of NLO chromophore into a polymer using a layer by layer method and by recrystallization in the electric field. The methods provide the parallel orientation of betaine dye dipoles. NLO properties of such obtained layers should be experimentally verified in future. The influence of polymer on the NLO properties of betaine dyes should also be controlled. Additionally this kind of layer, stiffened by the polymers, should be prepared using well known reference material and check for experimental results.

Barwniki N–fenylopirydyniowe są to organiczne jony obojnacze z rozseparowanymi ładunkami dodatnim i ujemnym. Pojedyncza cząsteczka barwnika betainowego posiada wysoki moment dipolowy, którego zmiana generuje nieliniowy efekt drugiego rzędu. Przeprowadzono rekrystalizację nowych wybranych barwników betainowych oraz badania strukturalne czterech produktów krystalicznych. Analiza strukturalna wykazała, że cząsteczki mają tendencję do wzajemnego antyrównoległego ułożenia w strukturze (nawet jeśli grupa przestrzenna jest niecentrosymetryczna) przez co nieliniowe efekty drugiego rzędu znoszą się w fazach krystalicznych. Wymuszenie równoległego ułożenia cząsteczek daje nadzieję na zastosowanie tych faz jako materiałów NLO. W tym celu przygotowano preparaty do dalszych pomiarów własności NLO stosując metody wbudowania chromoforu w polimer (metoda warstwa po warstwie oraz metoda z wykorzystaniem pola elektrycznego) a tym samym usztywnienie orientacji dipoli w matrycy polimerowej. Otrzymane preparaty należy poddać weryfikacji własności NLO oraz sprawdzić wpływ materiałów polimerowych na własności NLO wykonując próby kontrolne samych warstw polimerowych oraz preparatów z substancjami o znanych własnościach NLO wbudowanymi w matryce polimerowe.