Nové molekulární materiály pro nelineární optiku - příprava a detailní charakterizace

Abstract

V předkládané práci je shrnuto studium vybraných nových materiálů pro nelineární optiku jak pomocí experimentálních metod, tak s využitím výpočetní chemie. Práce je zaměřena zejména na hydrogenfosforitan aminopyrimidinia (AMPPO3), což je látka studovaná již dříve v naší skupině a vykazující výhodné vlastnosti jako snadná dostupnost, bezbarvost, dobrá rozpustnost ve vodě a ochota krystalizovat. To bylo motivací k jejímu dalšímu studiu a snaze vypěstovat velký monokrystal z nasyceného vodného roztoku udržovaného při konstantní teplotě. Studium prvních krystalů polarizačním mikroskopem odhalilo extrémní disperzi AMPPO3, další generace krystalů bude použita ke změření SHG na orientovaném krystalu. AMPPO3 byl jako typický semiorganický materiál s NLO vlastnostmi studován také teoreticky pomocí DFT implementace v paralelizovaném CP2K. Pro porovnání byly ještě studovány další látky typově podobného složení, všechny NLO aktivní: močovina, hydrogenfosforitan guanylmočoviny a 2-aminopyrimidin-boritá kyselina 3/2 kokrystal. Experimentální struktury byly zoptimalizovány tak, aby byl zachován tvar buňky, která byla pouze zrelaxována. Po vibrační analýze v rámci CP2K jsme obdrželi IR spektra výborně odpovídající experimentu, které posloužily k detailní interpretaci normálních módů. Během procesu optimalizace inputu bylo...

In this thesis both an experimental and computational study of selected prospective materials for nonlinear optics is presented. The main focus was put on 2-aminopyrimidinium hydrogen- phosphite (AMPPO3), a salt with high SHG efficiency and Type I. phase matching properties. AMPPO3 had been studied by our research group and its favourable qualities such as easy preparation, colourlessness, great water solubility and good crystallinity motivated further in- terest and the attempts for the growth of bulk single crystals from thermostated aqueous solu- tions as presented here. The products are meant to be probed by laser in a specific direction to determine the maximum SHG efficiency, so far the polarized microscopy study revealing the extreme dispersion effects is provided. AMPPO3 is an example of H-bond stabilized framework with both organic and inorganic building blocks. The computational study was led as to understand the structure which is typical for one of the classes of compounds exhibiting nonlinear optical properties. DFT implemented in parallel CP2K was used and for the comparison three other optically active materials of sim- ilar composition were studied - urea, guanylurea hydrogenphosphite and 2-aminopyrimidine- boric acid 3/2 cocrystal. After the constrained geometry optimization and cell...