使用He-Ne激光器对从Lawsonia inermis叶中提取的天然染料进行非线性光学和DFT研究
S Jeyaram1, A G Bharathi Dileepan2, M Vishalatchi2
1Department of Physics, Takshashila University, Ongur (PO), Tindivanam (TK), Villupuram, Tamilnadu, 604305, India. jeyaram.msc@gmail.com.
Scientific reports
|December 19, 2025
概括
这项研究表明,Lawsonia Inermis的天然染料表现出显著的第三阶非线性光学 (NLO) 特性,包括自我失焦和反向和吸收,这使得它对NLO应用具有前景.
科学领域:
- 非线性光学是非线性光学.
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 有机染料 有机染料
背景情况:
- 天然染料为合成材料提供可持续的替代品.
- 劳森亚 (Lawsonia Inermis) 是一种具有悠久使用历史的植物,但其非线性光学特性尚未得到充分探索.
- 了解天然染料的第三阶非线性光学 (NLO) 特性对于开发新型光学材料至关重要.
研究的目的:
- 为了研究从Lawsonia Inermis提取的天然染料的第三级NLO特性.
- 为了确定非线性折射率,非线性吸收系数和第三级NLO易感性.
- 探索这种天然染料在NLO应用中的潜力.
主要方法:
- 使用连续波He-Ne激光 (632.8 nm) 的Z扫描技术.
- 福里埃变换红外光谱 (FT-IR) 用于功能组分析.
- 密度函数理论 (DFT) 计算用于对NLO特性,分子静电电位 (MEP) 和边界分子轨道 (FMO) 的理论见解.
主要成果:
- 劳森亚Inermis染料表现出因热非线性而导致的自我失焦行为.
- 观察到反向和吸收 (RSA),表明激发状态吸收截面更高.
- 测量的非线性折射率 (n2) ~10−8 cm2/W,非线性吸收系数 (β) ~10−3 cm/W,以及第三阶段NLO易受性 (χ3) ~10−7 esu.
- DFT的计算支持了实验结果.
结论:
- 来自Lawsonia Inermis的天然染料具有显著的第三阶非线性光学特性.
- 观察到的热非线性和RSA效应凸显了其在光学限制和其他NLO设备中的应用潜力.
- 这项研究强调了天然染料作为先进光学技术的成本效益和环保材料的潜力.
