高分子光化學(xué)(復(fù)旦大學(xué)） 一、光化學(xué)基礎(chǔ).pdf

第一章光化學(xué)原理 高分子光化學(xué) 原理與應(yīng)用 高分子光化學(xué) 原理與應(yīng)用 余英豐余英豐 躍進(jìn)樓425 Tel 65642865 yfyu 第一章光化學(xué)原理 Advanced PhotolithographyAdvanced Photolithography 0 80 m 0 50 m 0 40 m 0 35 m 0 25 m R k NA 0 20 m 0 18 m 0 15 m 0 13 m 90 nm 4 64M DRAM 4G DRAM 64 256M DRAM 256M 1G DRAM Resolution L S IC Chip bit DRAM G line 436nm I line 365nm DUV KrF laser 248nm ArF laser 193nm F2 157nm EUV 13nm 65 nm 32 nm photomask photochemical reaction latent images Negative tone imagesPositive tone images 1 PR coating Photoresist PR 2 UV exposure Si wafer 3 Development alkaline developer 4 Etching PR stripping h 第一章光化學(xué)原理 發(fā)光二極管發(fā)光二極管 第一章光化學(xué)原理 光致變色光致變色 第一章光化學(xué)原理 光電材料 光波導(dǎo)材料 光透明性高 第一章光化學(xué)原理 光固化涂料光固化涂料 第一章光化學(xué)原理 光穩(wěn)定 光降解光穩(wěn)定 光降解 第一章光化學(xué)原理 緒論緒論 第一章光化學(xué)原理 分子光化學(xué)分子光化學(xué) 是一門描述由于吸收光子而產(chǎn)生的物理 化學(xué)過(guò)程的 學(xué)科 相對(duì)于熱化學(xué) 分子光化學(xué)是完全不同的化學(xué)領(lǐng)域 是一門描述由于吸收光子而產(chǎn)生的物理 化學(xué)過(guò)程的 學(xué)科 相對(duì)于熱化學(xué) 分子光化學(xué)是完全不同的化學(xué)領(lǐng)域 但就其化學(xué)反應(yīng)本身而言 有相同 也有不同之處 但就其化學(xué)反應(yīng)本身而言 有相同 也有不同之處 相同相同 是兩者都可以應(yīng)用反應(yīng)分子中的電子再結(jié)合來(lái)解釋化 學(xué)反應(yīng) 是兩者都可以應(yīng)用反應(yīng)分子中的電子再結(jié)合來(lái)解釋化 學(xué)反應(yīng) 不同不同 熱化學(xué)反應(yīng)中分子的熱化學(xué)反應(yīng)中分子的電子狀態(tài)電子狀態(tài)和光化學(xué)反應(yīng)中和光化學(xué)反應(yīng)中激發(fā)分 子的電子狀態(tài) 激發(fā)分 子的電子狀態(tài)不同 所造成的化學(xué)反應(yīng)能力可有不同 所造成的化學(xué)反應(yīng)能力可有很大 的不同很大 的不同 第一章光化學(xué)原理 光化學(xué)所涉及的光的波長(zhǎng)范圍為100 1000納 米 即由紫外至近紅外波段 加熱使分子活化時(shí) 體系中分子能量的分布服從 玻耳茲曼分布 而分子受到光激活時(shí) 原則上可 以做到選擇性激發(fā) 體系中分子能量的分布屬于 非平衡分布 光化學(xué)的初級(jí)過(guò)程是分子吸收光子使電子激發(fā) 分子由基態(tài)提升到激發(fā)態(tài) 分子中的電子狀態(tài) 振動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)都是量子化的 即相鄰狀態(tài)間的 能量變化是不連續(xù)的 第一章光化學(xué)原理 由于分子在一般條件下處于能量較低的穩(wěn)定狀 態(tài) 稱作基態(tài) 受到光照射后 如果分子能夠吸 收電磁輻射 就可以提升到能量較高的狀態(tài) 稱 作激發(fā)態(tài) 如果分子可以吸收不同波長(zhǎng)的電磁輻 射 就可以達(dá)到不同的激發(fā)態(tài) 激發(fā)態(tài)分子的壽命一般較短 而且激發(fā)態(tài)越高 其壽命越短 所以光化學(xué)主要與低激發(fā)態(tài)有關(guān) 第一章光化學(xué)原理 光化學(xué)反應(yīng)特點(diǎn)光化學(xué)反應(yīng)特點(diǎn) 活化能低 量子產(chǎn)率低 產(chǎn)物復(fù)雜 活化能低 量子產(chǎn)率低 產(chǎn)物復(fù)雜 第一章光化學(xué)原理 分子光化學(xué)兩個(gè)基本定律 一 GrotthussGrotthuss DraperDraper 定律定律 也稱作光化學(xué)活化原理 只有反應(yīng)體系實(shí)際吸收的輻射才能引 發(fā)反應(yīng) 而透射的光是不能引發(fā)光化學(xué)反 應(yīng)的 高分子光化學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用最多的是 只有反應(yīng)體系實(shí)際吸收的輻射才能引 發(fā)反應(yīng) 而透射的光是不能引發(fā)光化學(xué)反 應(yīng)的 高分子光化學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用最多的是紫外光 譜 紫外光 譜 第一章光化學(xué)原理 二 二 EinsteinEinstein Stark定律 Stark定律 也稱為量子活化原理也稱為量子活化原理 光化學(xué)反應(yīng)是分子吸收一個(gè)光子后的結(jié)果 即一 克分子物質(zhì)活化需要一克分子光量子 注意 E 光化學(xué)反應(yīng)是分子吸收一個(gè)光子后的結(jié)果 即一 克分子物質(zhì)活化需要一克分子光量子 注意 E S 定律適用于反應(yīng)初級(jí)過(guò)程S 定律適用于反應(yīng)初級(jí)過(guò)程 量子產(chǎn)率 量子產(chǎn)率 photonsabsorbedofnumberThe ngdisappeariorappearingmoleculesofnumberThe n n ph 對(duì)于鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中 可以很大 可達(dá)10對(duì)于鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中 可以很大 可達(dá)106 6以上 例 以上 例 HI h H I H HI H2 I 2 第一章光化學(xué)原理 分子光化學(xué)過(guò)程的三個(gè)階段分子光化學(xué)過(guò)程的三個(gè)階段 1 分子吸收光子后形成電子激發(fā)態(tài)分子 分子吸收光子后形成電子激發(fā)態(tài)分子 2 由激發(fā)態(tài)分子發(fā)生的初級(jí)光化學(xué)過(guò)程 由激發(fā)態(tài)分子發(fā)生的初級(jí)光化學(xué)過(guò)程 3 由初級(jí)光化學(xué)過(guò)程產(chǎn)生的中間體發(fā)生次 級(jí)或 由初級(jí)光化學(xué)過(guò)程產(chǎn)生的中間體發(fā)生次 級(jí)或 黑暗黑暗 反應(yīng) 鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 光照引發(fā)反 應(yīng)后 停止后反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行 反應(yīng) 鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 光照引發(fā)反 應(yīng)后 停止后反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行 第一章光化學(xué)原理 波譜及能量分段波譜及能量分段 第一章光化學(xué)原理 第一章光化學(xué)原理 第一章光化學(xué)原理 第一章光化學(xué)原理 高分子光化學(xué)高分子光化學(xué) 是描述有機(jī)分子吸收光子后發(fā)生聚合 以及高分子吸收光子后引起物理與化學(xué) 過(guò)程的科學(xué) 是描述有機(jī)分子吸收光子后發(fā)生聚合 以及高分子吸收光子后引起物理與化學(xué) 過(guò)程的科學(xué) 第一章光化學(xué)原理 高分子光化學(xué)的特點(diǎn)高分子光化學(xué)的特點(diǎn) 1 高分子提供了微觀 不均勻的光反應(yīng)場(chǎng) 對(duì)光能的 捕集 儲(chǔ)存 轉(zhuǎn)換及輸送 光電荷分離產(chǎn)生了特殊效 果 高分子提供了微觀 不均勻的光反應(yīng)場(chǎng) 對(duì)光能的 捕集 儲(chǔ)存 轉(zhuǎn)換及輸送 光電荷分離產(chǎn)生了特殊效 果 2 高分子鏈化學(xué)結(jié)構(gòu) 聚集態(tài)結(jié)構(gòu) 高分子鏈運(yùn)動(dòng) 發(fā)色體在高分子鏈上結(jié)合方式 分散狀態(tài)對(duì)決定這些 發(fā) 色團(tuán)活性 輻射與非輻射的光物理過(guò)程性質(zhì)和相對(duì) 重要性上產(chǎn)生很大影響 高分子鏈化學(xué)結(jié)構(gòu) 聚集態(tài)結(jié)構(gòu) 高分子鏈運(yùn)動(dòng) 發(fā)色體在高分子鏈上結(jié)合方式 分散狀態(tài)對(duì)決定這些 發(fā) 色團(tuán)活性 輻射與非輻射的光物理過(guò)程性質(zhì)和相對(duì) 重要性上產(chǎn)生很大影響 第一章光化學(xué)原理 本課程 高分子光化學(xué)原理及應(yīng)用 內(nèi)容 引言引言 光化學(xué)原理光化學(xué)原理 高分子光物理高分子光物理 光聚合光聚合 光交聯(lián)反應(yīng)光交聯(lián)反應(yīng) 光敏涂料光敏涂料 光致刻蝕劑光致刻蝕劑 聚合物光降解和光穩(wěn)定聚合物光降解和光穩(wěn)定 光致發(fā)光在聚合物研究中的應(yīng)用光致發(fā)光在聚合物研究中的應(yīng)用 光功能高分子光功能高分子 第一章光化學(xué)原理 參考資料 高分子光化學(xué)原理及應(yīng)用 高分子光化學(xué)原理及應(yīng)用 主要參考書(shū) 復(fù)旦大學(xué)出版社 李善君 紀(jì)才圭 主要參考書(shū) 復(fù)旦大學(xué)出版社 李善君