偶氮苯化合物（Azobeneze）之簡介

圖 2-8：偶氮苯分子結構

偶氮苯化合物（Azobeneze）主體結構由兩個苯環，中間以氮氮 (Nitrogen)雙鍵相連所組成，此部分之結構稱為『發色團』

(

Chromophore

們用不同官能基取代苯環上的氫原子時，我們可以藉此控制偶氮苯化 合物所呈現出的顏色，此時外接的官能基所扮演的角色便稱做『助色

團』(

Auxochrome

相當重要的角色。

除了以上的重要性外，偶氮苯化合物在非線性材料領域中也越來 越受眾人矚目，以下我們將介紹有關偶氮苯化合物被光激發後所產生 的變化：光致異構化反應、角度燒孔效應、光致雙折射效應。

„

2.6.1 光致異構化反應[7]

偶氮苯化合物（Azobeneze）分子的特性中，若以此分子可吸收 波段的光照射時，則此偶氮苯化合物分子將會藉由吸收光子能量而發

生光致異構化(Photoisomerization effect)反應，即指當偶氮苯化 合物（Azobeneze）分子以一適當波長的光照射之，經由光激發後，

會產生結構上改變的效應。偶氮苯化合物（Azobeneze）具有兩種同 素異構形式：trans 態以及 cis 態。其分子的穩態為 trans 態，一 般而

的 方式再回到穩定的 trans 態。最簡單的表示方法如下：

圖 2-9：偶氮苯化合物光致異構化示意過程

位能井 nergy barrier)不同，前者一般比後者之位能井高（圖 2-11）。

言，分子會保持在最穩定的狀態，然而當吸收光子經過同分異構 化反應後，偶氮分子之結構會由 trans 態變至 cis 態（準穩態），

但由於 cis 態並非穩定狀態，所以 cis 態分子會在由熱或光激發

下面是一個典型的例子：

例如：Desperse Red 19 （DR19）：

DR19 trans form DR19 cis form

圖 2-10：DR19 光致異構化示意過程

trans 態分子呈棒狀；cis 態分子呈彎曲狀。

分子由 trans 態躍遷至 cis 態與 cis 態躍遷至 trans 態的 (E

2.6.2 角度燒孔效應

圖 2-12:角度燒孔效應 因為偶氮苯化合物分子對光的吸收率

圖 2-11:trans 態與 cis 態之能階示意

„

θ

∝

P ，θ為偶氮苯化合物

電偶矩方向(正二色性偶氮苯化合物分子的電偶矩方向平行分子長軸

方向）和光場方向的夾角，所以偶氮苯化合物分子的導軸方向越平行 光方向，偶氮苯化合物分子越容易受到光場的激發成為激發態。

2.6.3 光致雙折射效應

微觀上，每一個偶氮苯化合物分子均可視為單軸雙折射晶體，當 摻雜在基材中時，若無特殊處理下，其分子長軸方向之分佈為隨機排 列，因此巨觀上，塊材所顯示出之光學性質為各向同性（isotropic）， 當我們用其吸收譜段之光去激發塊材時，摻雜在基材之中的偶氮苯化 合物分子會開始發生結構上的變化，由穩定的 trans 態變化至不穩定 之 cis 態，在光致發同分異構過程中，由於電偶極矩(Electric dipole moment)平行或接近平行入射光極化方向的偶氮苯化合物分子有較大 的吸收率，故此部分的分子具較大的機率由 trans 結構轉變成 cis 結 構，因此造成 trans 分子分布角度的不對稱，在平行或接近平行極化 方向的角度，分子大都轉為 cis 結構，而在其他角度，分子仍維持 trans 結構，此過程稱為角度燒孔效應(Angular hole burning effect)

效 (Molecular reorientational effect)[8]。利用此兩種機制排列

之排列便會表現出雙折射效應。

（圖 2-12）[8]。cis 結構分子再經由熱能釋放轉變回 trans 結構，

但偶氮苯化合物分子的電偶極矩並不一定回到原來的方向，即使回到 原方向，其仍會被再激發，經數次重複的激發，分子逐漸旋轉至與激 發光極化方向垂直之方向並形成非均向分布，此過程稱為分子轉向 應

分子的方向，使其產生有序