《光敏高分子》PPT课件 (2)

q —— 光源在激发波长处输出的光强度 A —— 分子在该波长处的吸光度 (absorbance)
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量子效率与分子的结构关系密切： ➢饱和烃类化合物saturated hydrocabron compound：
➢脂肪族羰基化合物aliphatics carbonyl compound：
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7）光引发剂和光敏剂：
光引发剂photoinitiator：光引发剂吸收光能跃迁到激发态，激发 态能量高于分子平均断裂能量时，断键产生自由基，引发反应，Is 被消耗。
光敏剂photosensitizer：光敏剂吸收光能跃迁到激发态，然后发生分 子间或分子内能量转移，将能量传递给另一个分子，光敏剂回到基 态。
高分子光物理polymer photophysical：研究高分子 物质吸光后，从基态到激发态然后发生的一系列物 理变化的过程。如光致变色、光导电等。
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物质吸收光需要特定的分子结构，分子中对光敏感、能吸收紫 外和可见光的部分称为发色团(chromophore)。
光子
分子中 发色团
能量转移
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光敏高分子材料概述
化学变化：
物理变化：
从广义上讲，按其输出功能，感光性高分子包括 光导电材料、光电转换材料、光能储存材料、光记 录材料、光致变色材料和光致抗蚀材料等
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本章中主要介绍: 光致抗蚀材料：光刻胶 光敏涂料 光致变色高分子
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光敏高分子材料机理
高分子光物理和光化学原理 激发态 激发能的耗散 量子效率 激发态的淬灭 分子间或分子内的能量转移过程 激基缔合物(excimer)和激基复合物(exciplex)
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1)高分子光物理和光化学原理
高分子光化学polymer photochemistry：研究高分子 物质吸收光子photons，从基态(ground state)跃迁到 激发态excited state，激发态分子发生化学反应的一 系列光化学过程。
phos — 磷光过程：从三线态通过发光回到基态的过程。
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3）量子效率quantum efficiency：
定义：物质分子每吸收单位光强度能量，发出的荧光强度 (fluorescence intensity)与入射光(incident light intensity)强度的比值。
荧光强度 Φ = 入射光强度 = F/q.A
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光敏高分子的分类：
（1）光敏涂料： 当聚合物在光照射下可以发生光聚合或光交联反应，有快速光 固化性能。
（2）光成像材料（光刻胶photoresist——印刷线路板、印刷板） 在光的作用下可以发生光化学反应（光交联或降解），反应后溶 解性能发生显著变化的聚合材料，具有光加工性能，可以作为成 像体系的光敏材料。
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（5）光能转换 P light energy conversion 能吸收太阳光，并具有将太阳光能转化成化学能或电能的装置。 其中起能量转换作用的 P ，可用于制造 P 型光电池等。
（6）光导电材料photoconductor material： 在光的作用下电导率能发生显著改变的高分子材料，可制作光检 测元件，光电子器件和用于静电复印。
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6）激基缔合物(excimer)和激基复合物(exciplex)：
激基缔合物：处于激发态的分子和同种处于基态的分子相互作用， 生成的分子对。
可发生在分子内部，即处于激发态的发色基团同同一分子上的 邻近发色团形成，或在结构上不相邻，但是高分子的折叠作用而处 于附近的发色团间。
激基复合物：处于激发态的物质和另一种处于基态的物质相互作用， 生成的物质。
➢芳香族化合物aromatic compound ：
➢芳香性的醛酮：
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4）激发态的淬灭excited state quench： 能加速激发态分子衰减到基态或者低能态的过程。
5）分子间或分子内的能量转移过程： 吸收光子级产生激发态的能量可以在不同分子或者同一分子的不同发色 基团之间转移，转移出能量 的一方为能量给体，另一方为能量受体。
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（7）光致变色材料photochromic material： 在光的作用下其吸收波长发生明显变化，从而材料外观颜色 发生变化的高分子材料。
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光刻胶
❖ 一.光刻胶的定义(photoresist)
❖
光刻胶（英语：photoresist），亦称
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（3）高分子光稳定剂polymer photostabilizer： 能大量吸收光能，并以无害方式将其转化成热能，以阻止聚 合物材料发生降解和光氧化反应，用于具有抗老化作用的材 料。
（4）高分子荧光剂polymer fluorescer（高分子夜光剂） 有光致发光功能的光敏高分子材料是荧光或磷光量子效率较 高的 P ，可用于各种分析仪器和显示器件的制备。
vr ic
T2 abc — 光吸收过程
isc
T1
vr — 振动驰豫
f1 ic Байду номын сангаасhos
(三线态) f1 — 荧光过程：从激发态直
isc
接通过发光回到基态。
ic — 内部转变（热耗散过程）：通过分子间热碰撞过程失去能量回基态。
isc—级间窜跃（非光过程）：从单线态(singlet state)到三线态(triplet state) 或三线态到单线态的转变。
分子内部 电子结构
改变
外层电子 可以从低 能态跃迁 到高能态
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高能态 激发态
化学反应 物理反应
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2)激发态 激发能的耗散：
分子基态 hν
激发态 转化
光化学反应 以发射光的形式耗散能量
通过其他方式转化成热能
激发能的耗散
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S2 S1 abc 基态
Jablonsky光能耗散图
光敏高分子材料
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光敏高分子材料概述
光敏性高分子（photosensitive polymer, light-sensitive polymer）又称感光性高分子， 是指在吸收了光能后，能在分子内或分子间产生 化学、物理变化的一类功能高分子材料。而且这 种变化发生后，材料将输出其特有的功能。