【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及有机-无机杂化激光材料，涉及一种球形金属有机杂化材料及其制备方法，尤其涉及一种用于单色多模激光输出的球形主客体型金属有机杂化材料及其制备方法。
技术介绍
1、微纳激光器是一种在微纳尺度上实现激光输出的一种微型激光器，目前这种理想的超小型激光光源在一系列领域有着非常广阔的应用前景。微纳激光器常用于化学和生物医学工程中例如生物传感器、光驱动治疗、光催化药物释放等，同时在光计算、信息存储、光通信和纳米分析等领域也得到了广泛的应用。这种微纳激光器的研究基于微纳光子学，微纳光子学本质上是一门在微纳尺度内研究光与物质相互作用的学科，既为基础研究开拓了新的领域，又为高新技术的诞生发展创造了机遇，其交叉学科与技术应用遍及物理学、化学、材料学、电子信息及生物医学等众多领域。
2、金属有机框架材料(metal-organic frameworks，mofs)是一种由金属离子或金属离子簇与多齿有机配体桥联形成的新型三维多孔晶态材料，该材料本身具有孔道结构有序、孔道尺寸可调、比表面积大等特点。由于结合了有机材料的可加工特性和无机材料的稳定性，目前已经成为极具吸引力的用于构建微纳激光器的平台。
3、有机激光染料发光较强，但具有聚集淬灭效应，固体状态下发光很弱，但是将荧光分子引入金属有机框架的孔道中可以有效地减轻甚至避免荧光分子的聚集淬灭，这是由于金属有机框架的孔道结构能够极大地限制分子内旋转运动，提高其结构刚度，从而降低非辐射跃迁的几率，提高其发光效率和稳定性。除此之外，mofs超高的晶体表面质量以及多样的拓扑结构可
4、然而，基于mofs单晶材料的微纳激光器由于晶体生长具有的各向异性而具有刚性的多边缘的边界。不同平面之间的非平滑的边缘边界将会造成强烈的散射损耗，从而影响激光输出，阻碍了基于mofs的微纳激光器的进一步发展。为此，借助柔性配体分子充当骨架实现拓扑结构畸变与坍塌，既保留了金属有机框架材料的优势，又可以保证材料在溶剂表面张力的作用下各向同性地生长成为具备连续平滑曲面的球形结构。通过这种简单的、低成本的方法来消除这种边缘散射损失，提高激光输出质量，对于未来基于金属有机框架材料实现微纳激光器的研究和发展具有重要意义，也是一个具有挑战性的难题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种用于单色多模激光输出的球形主客体型金属有机杂化材料及其制备方法，以一种全新的具有畸变拓扑网络结构的球形金属有机杂化材料主体为激光器谐振腔，用于消除广泛存在于基于金属有机框架材料的微纳激光器中的边缘散射损失。本专利技术消除边缘散射损失的方案就是利用柔性配体使mofs在生长过程中获得拓扑畸变的无定形结构，通过各向同性生长获得表面均匀的球形微纳颗粒。球形的微腔可以全内反射地紧密限制光子，从而消除边缘散射损失，提高激光输出质量。
2、本制备方法主要是通过具有柔性结构的多齿羧酸有机配体2,4,6-三(3,5-二羧基苯基氨基)-1,3,5-三嗪(h6tdpat)与金属盐水合物zn(no3)2·6h2o配位合成。通过原位生长的方式在主体杂化材料合成过程中加入客体有机激光染料，一步法获得负载有机激光染料的主客体型金属有机杂化材料，实现可用于实现高品质因子、窄半峰宽、宽模式间隔和低激光阈值的激光输出的微纳激光器。本专利技术相较于其他的激光材料，通过简单的合成办法获得了具有拓扑畸变网络的球形谐振腔的激光材料，避免了边缘散射损失，提高了激光质量。
3、本专利技术的目的通过如下方式来达到：
4、一种用于单色多模激光输出的球形主客体型金属有机杂化材料，由具有畸变拓扑网络结构的球形金属有机杂化材料主体和激光染料客体组成。其中所述球形金属有机杂化材料为非晶材料，其组成为：zn元素、有机配体2,4,6-三(3,5-二羧基苯基氨基)-1,3,5-三嗪、n,n-二甲基甲酰胺；激光染料负载于球形金属有机杂化材料中。
5、该球形主客体型金属有机杂化材料中zn元素占比12～13％，激光染料的占比为13～15％。
6、所述激光染料可为有机激光染料dmasm，在350-600nm区域有最大吸收，在600-650nm区域有最大发射，其发射为宽谱红光。其中有机激光染料dmasm可以替换为2-[6-乙基氨基)-3-乙基亚氨基-2,7-二甲基-3h-氧杂环己烷-9-基]-苯甲酸甲酯高氯酸盐(r590)，2-[6-乙基氨基)-3-乙基亚氨基-2,7-二甲基-3h-氧杂环己烷-9-基]-苯甲酸乙酯高氯酸盐(r6g)，1-乙基-4-[4-(对二甲氨基苯基)-1,3-丁二烯基]吡啶(dabp)，9-(2-羧基苯基)-3,6-双(二乙氨基)占吨翁氯化物(rb)中的一种。该球形金属有机杂化材料的配体h6tdpat的吸收区域为300-400nm紫外光区域。因此选用如532nm激光作为泵浦光源，既保证了泵浦光源在有机激光染料dmasm的最大吸收波长范围内，又可以避免有机配体h6tdpat对于泵浦光源的吸收，避免因吸收产生的竞争，提高了吸收效率，降低了激光阈值。泵浦光源的波长范围可以为400nm～540nm，可输出单色多模激光。
7、本专利技术的具有单色多模激光输出的球形主客体型金属有机杂化材料的制备方法如下：
8、原位一步法制备负载有机激光染料的球形主客体型金属有机杂化激光材料
9、将多齿羧酸有机配体2,4,6-三(3,5-二羧基苯基氨基)-1,3,5-三嗪与金属锌盐水合物溶于有机溶剂中，取的有机激光染料加入上述混合溶液中，超声分散，将超声后的反应溶液装入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，然后将反应釜放入不锈钢钢瓶后置于烘箱中反应，反应结束后，采用抽滤分离样品并用n,n-二甲基甲酰胺和乙醇洗涤三次及以上，于空气中干燥并收集，得到具有球形形态的负载有机激光染料的主客体型金属有机杂化材料；
10、上述方案中，进一步地，所述的多齿羧酸有机配体、锌、有机激光染料及有机溶剂的用量比为0.1-0.3mm：0.5-1.5mm：0.05-0.2mm：10-20ml。
11、进一步地，所述的金属锌盐水合物为zn(no3)2·6h2o，zncl2，zn(bf4)2水合物。
12、进一步地，所述的有机溶剂为n,n二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n,n-二乙基甲酰胺、甲醇、乙醇、二氧六环和丙酮中的任意一种或几种的混合溶液。
13、本专利技术的有益效果在于：
14、1.利用成熟的微纳激光器平台——金属有机框架材料，通过合理的设计和调控，获得稳定性好的金属有机杂化材料，并匹配具有丰富光子学性能的有机配体或者客体材本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于单色多模激光输出的球形主客体型金属有机杂化材料，其特征在于，由具有畸变拓扑网络结构的球形金属有机杂化材料主体和激光染料客体组成；其中所述球形金属有机杂化材料为非晶材料，其组成为：Zn元素、有机配体2,4,6-三(3,5-二羧基苯基氨基)-1,3,5-三嗪、N,N-二甲基甲酰胺；激光染料负载于球形金属有机杂化材料中。
2.根据权利要求1所述的用于单色多模激光输出的球形主客体型金属有机杂化材料，其特征在于，所述球形主客体型金属有机杂化材料中Zn元素占比12～13％，激光染料的占比为13～15％。
3.一种如权利要求1所述的用于单色多模激光输出的球形主客体型金属有机杂化材料的制备方法，其特征在于，是通过原位一步法制备负载有机激光染料的球形主客体型金属有机杂化材料，具体包括如下：
4.根据权利要求3所述的用于单色多模激光输出的球形主客体型金属有机杂化材料的制备方法，其特征在于，所述的多齿羧酸有机配体、锌、有机激光染料及有机溶剂的用量比为0.1-0.3mM：0.5-1.5mM：0.05-0.2mM：10-20mL。
5.根据权利要
6.根据权利要求3所述的用于单色多模激光输出的球形主客体型金属有机杂化材料的制备方法，其特征在于，所述的有机溶剂为N,N二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二乙基甲酰胺、甲醇、乙醇、二氧六环和丙酮中的任意一种或几种的混合溶液。
7.根据权利要求3所述的用于单色多模激光输出的球形主客体型金属有机杂化材料的制备方法，其特征在于，所述的有机激光染料为E-4(4-二甲氨基苯乙烯基)-1-乙基吡啶鎓(DMASM)，2-[6-乙基氨基)-3-乙基亚氨基-2,7-二甲基-3H-氧杂环己烷-9-基]-苯甲酸甲酯高氯酸盐(R590)，2-[6-乙基氨基)-3-乙基亚氨基-2,7-二甲基-3H-氧杂环己烷-9-基]-苯甲酸乙酯高氯酸盐(R6G)，1-乙基-4-[4-(对二甲氨基苯基)-1,3-丁二烯基]吡啶(DABP)，9-(2-羧基苯基)-3,6-双(二乙氨基)占吨翁氯化物(RB)中的一种。
8.一种微纳激光器，其特征在于，采用如权利要求1所述的材料，在400nm～540nm波长的泵浦光源下，输出单色多模激光。
...【技术特征摘要】
1.一种用于单色多模激光输出的球形主客体型金属有机杂化材料，其特征在于，由具有畸变拓扑网络结构的球形金属有机杂化材料主体和激光染料客体组成；其中所述球形金属有机杂化材料为非晶材料，其组成为：zn元素、有机配体2,4,6-三(3,5-二羧基苯基氨基)-1,3,5-三嗪、n,n-二甲基甲酰胺；激光染料负载于球形金属有机杂化材料中。
2.根据权利要求1所述的用于单色多模激光输出的球形主客体型金属有机杂化材料，其特征在于，所述球形主客体型金属有机杂化材料中zn元素占比12～13％，激光染料的占比为13～15％。
3.一种如权利要求1所述的用于单色多模激光输出的球形主客体型金属有机杂化材料的制备方法，其特征在于，是通过原位一步法制备负载有机激光染料的球形主客体型金属有机杂化材料，具体包括如下：
4.根据权利要求3所述的用于单色多模激光输出的球形主客体型金属有机杂化材料的制备方法，其特征在于，所述的多齿羧酸有机配体、锌、有机激光染料及有机溶剂的用量比为0.1-0.3mm：0.5-1.5mm：0.05-0.2mm：10-20ml。
5.根据权利要求3所述的用于单色多模激光输出的球形主客体型金属有机杂化材料的制...
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