1. Effect of the electron donating group on the excited-state electronic nature and epsilon-near-zero properties of curcuminoid-borondifluoride dyes
- Author
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Dandan Yao, Loic Mager, Elena Zaborova, Kyu-Ri Choi, Benoît Heinrich, Gabriel Canard, Frédéric Fages, Jean Charles Ribierre, Anthony D'Aléo, Steven Huynh, Dae Hyeon Kim, Yeon Ui Lee, Fabrice Mathevet, Jeong Weon Wu, Virginie Placide, EWHA Womans University (EWHA), Chungbuk National University, Centre Interdisciplinaire de Nanoscience de Marseille (CINaM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Aix Marseille Université (AMU), Institut Parisien de Chimie Moléculaire (IPCM), Chimie Moléculaire de Paris Centre (FR 2769), Institut de Chimie du CNRS (INC)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg (IPCMS), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA), Kyushu University [Fukuoka], D'Aléo, Anthony, Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Kyushu University
- Subjects
Epsilon-near-zero ,Materials science ,Curcuminoid ,General Chemical Engineering ,Physics::Optics ,02 engineering and technology ,Electron ,01 natural sciences ,010309 optics ,Physics::Popular Physics ,Condensed Matter::Materials Science ,Organic thin film ,chemistry.chemical_compound ,Condensed Matter::Superconductivity ,[CHIM] Chemical Sciences ,0103 physical sciences ,Molecular film ,[CHIM]Chemical Sciences ,Cyanine ,Thin film ,General Chemistry ,021001 nanoscience & nanotechnology ,Acceptor ,Computer Science::Computers and Society ,Crystallography ,Character (mathematics) ,chemistry ,Excited state ,0210 nano-technology ,Visible spectrum - Abstract
Epsilon-near-zero (ENZ) properties have been reported in organic molecular films. In particular, cyanine and squaraine films have been shown to exhibit ENZ properties in the visible spectral region with a strong 3rd order nonlinear optical response near the ENZ spectral region. Noting both cyanine and squaraine belong to the polymethine family, a series of six curcuminoid borondifluoride (Curc) derivatives were developed to examine whether such a polymethine character is positively correlated with the ENZ property of the organic films. Those Curc derivatives possess a Donor–Acceptor–Donor (D–A–D) architecture with acceptor, AcacBF2, located at the molecular center. The backbone of Curc is designed such that the donor strength can be tuned to transit between charge transfer (CT) and polymethine character. This balance between CT and polymethine character of the Curc series is examined based on the Lippert–Mataga plot. As donor strength in the D–A–D structure increases, CT character is less marked resulting in a more dominant polymethine character. The structural and optical properties of the Curc films with a thickness in the order of 30 nm were examined to correlate the polymethine character with the ENZ response. The results obtained in isotropic Curc thin films demonstrate that an increase of polymethine character associated with a stronger donor strength leads to an appearance/enhancement of the ENZ property in the visible spectrum range from 500 to 670 nm. Overall, this study provides useful guidelines to engineer new organic materials showing ENZ properties in a desired spectral range.
- Published
- 2021
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