No JavaScript support!

To take full advantage of this digital library, please verify if your browser supports JavaScript.

polski

English

dLibra Digital Library

readers on-line: 44

Edition

Export metadata

Favourite positions

Add to Favourites

Add to Favourites

Please login or register to use additional features!

Save this address

Add to bookmarks

Edition description

The influence of environment on the electronic and optical properties of thin-film composite materials

Show publication content!

The influence of environment on the electronic and optical properties of thin-film composite materials

Nechalova, Lucia

Makowska-Janusik, Małgorzata. Promotor ; Migalska-Zalas, Anna. Promotor pomocniczy

177 s.

Organiczne materiały nieliniowooptyczne (NLO) odgrywają kluczową role we współczesnych elementach optoelektronicznych. Większość z nich to chromofory oparte na aromatycznych układach π-elektronowych niesymetrycznie zakończonych donorowymi i akceptorowymi grupami elektronowymi mającymi wpływ na polaryzację materiału. NLO aktywne chromofory są zazwyczaj umieszczone w matrycach polimerowych, tworząc cienkowarstwowe materiały kompozytowe typu gość-gospodarz. Aby mówić o praktycznym zastosowaniu tych materiałów, konieczne jest zbadanie właściwości kompozytów oraz opisanie mechanizmów zjawisk fizycznych zachodzących zarówno w poszczególnych komponentach, jak i w kompozycie jako całości. W tym przypadku pomocne są symulacje komputerowe. Celem niniejszej pracy było opracowanie teoretycznego modelu obliczeniowego oraz metodyki postępowania w zakresie przewidywania makroskopowych właściwości optycznych cienkowarstwowych materiałów kompozytowych. Do modelowania struktur kompozytów wykorzystano technikę dynamiki molekularnej, a obliczenia kwantowo-chemiczne posłużyły do przewidywania właściwości optycznych chromoforów w środowisku polimerowym. Właściwości optyczne obliczono stosując model dyskretnego pola lokalnego w podejściu hierarchicznym. Dane uzyskane z obliczeń porównano z wynikami eksperymentalnymi zaczerpniętymi z badań sygnałów SHG i THG. Jako modelowe materiały typu gość-gospodarz wybrano kompozyty na bazie poli(metakrylanu metylu) (PMMA) i poli(winylo karbazolu) (PVK). W matrycach polimerowych osadzono dwie grupy chromoforów NLO. Jedną grupę stanowiły cztery różne pochodne tetratiafulwalenu (TTF) z przyłączonymi azynami, a drugą grupę - trzy pochodne benzonitrylu. Omówiono wyniki symulacji dynamiki molekularnej materiałów kompozytowych chromofor/PMMA oraz chromofor/PVK, a także właściwości strukturalne, elektroniczne i optyczne chromoforów w próżni i w matrycy polimerowej. Uzyskane dane obliczeniowe porównano z wynikami eksperymentalnymi, co stanowiło test poprawności wdrożonego modelu obliczeniowego. Wyjaśniono wpływ matryc polimerowych na wzmocnienie właściwości NLO pochodnych benzonitrylu w matrycy PVK oraz neutralność matrycy PMMA w stosunku do badanych chromoforów. Właściwości optyczne badanych kompozytów wyjaśniono na podstawie przestrzennego rozkładu chromoforów w matrycy polimerowej.

Organic nonlinear optical (NLO) materials play a crucial role in modern optoelectronic elements. Most of them are chromophores based upon aromatic π-electron systems unsymmetrically end-capped with electron-donating and accepting groups to influence the electronic bias. These chromophores are embedded in polymer matrixes forming guest-host composite materials in thin-film forms. However, to talk about the practical use of these materials, it is necessary to study the properties of composites and to describe the mechanisms of physical phenomena occurring in separated molecules as well as in composites as a whole. In this case, computer simulations are helpful. This thesis aimed to develop a theoretical computational model and methodology for proceeding to predict the macroscopic optical properties of composite materials in thin-film forms. In this case, the molecular dynamics technique was used to model the structures of composites and quantum chemical calculations were employed to predict the optical properties of chromophores in a polymer environment. The optical properties were calculated by implementing a discrete local field model hierarchically. The computationally obtained data were compared with experimental results taken from SHG and THG responses of the material. Poly (methyl methacrylate) (PMMA) and poly(vinyl carbazole) (PVK) based composites were chosen as model guest-host materials. Two groups of NLO chromophores were embedded into these polymers. One group of chromophores is four different tetrathiafulvalene (TTF)-attended azine derivatives and the other group is based on three benzonitrile derivatives. The results of molecular dynamics simulation of chromophore/PMMA and chromophore/PVK composite materials as well as structural, electronic, and optical properties of chromophores in a vacuum and a polymer matrix are discussed. The obtained computational data were compared with the experimental results testing the correctness of the implemented computational local field model. The influence of polymer matrices on the enhancement of the NLO properties of benzonitrile derivatives in the PVK matrix and the neutrality of the PMMA matrix concerning the tested chromophores was explained. The optical properties of the investigated composites were discussed based on the spatial distribution of chromophores in the polymer matrix.

Place of publishing:

Częstochowa

Uniwersytet Humanistyczno-Przyrodniczy im. Jana Długosza w Częstochowie

2022

rozprawa doktorska

application/pdf

oai:dlibra.bg.ajd.czest.pl:6872

BUrps.234

eng

Praca opublikowana na podstawie licencji udzielonej przez Autora

Biblioteka Uniwersytecka Uniwersytetu Humanistyczno-Przyrodniczego im. Jana Długosza w Częstochowie