新型三光子螢光材料的開發及其光物理性質探討

本計畫預定為期兩年，目標是開發與合成新型高效率三光子螢光材料與其光物理性質探討。此類材料具有多方面的應用潛能，其可應用的項目包括光頻率上轉換、光學功率限幅、螢光探針、光動力治療與非破壞性生物檢測與追蹤等。相較於雙光子激發，三光子激發理論上擁有更優越的穿透度與光學激發區域侷限性之表現。目前學界雖已有一些關於三光子材料的報導，但其完整性與系統性仍然相當匱乏。因此，本實驗室將以我們過去研究雙光子材料所累積的經驗為基礎來開發新一代的三光子螢光材料並試圖系統性地探索分子設計方向。本計畫具體的研究工作內容包含分子設計與合成以及光學性質量測兩大部分。我們預定合成數種兼顧結構共平面性、溶解度、與發光特性的多環與多雜環芳香系統，我們預期此類分子因具有較良好的-共軛性與雜環結構單元，因而可增進-電子的非定域化特性進而增強分子整體的多光子吸收能力。另一方面，我們更計畫將本實驗室現有的飛秒雷射與本計畫擬購置的光學參量振盪器結合以建構一套可以涵蓋波長680 至2000 nm 的激發光源。如此便可同時量測材料的雙光子與參光子吸收光譜。經由分析分子結構與其非線性光譜行為間的關連性，我們期望得知如何精確地調控分子結構而可以同時增強分子的雙光子與三光子吸收度。我們擬定進行的所有量測皆會包含材料在膜態時的量測以便評估其發展成為固態元件的可行性。此外，我們也將針對所有預定發展的材料之三光子光學功率限幅與光穩定性加以研究，尤其會著墨於這些材料在奈秒時域的表現並評估其應用性。