Synthesis, Structure, and Optical Properties of Chiral Antimony-Based Hybrid Materials, (R)-SbF₃(C₈H₉NO₃) and (S)-SbF₃(C₈H₉NO₃)
- 주제어 (키워드) Noncentrosymmetry , Chiral , Organic-Inorganic Hybrid Metal Halide , Second-Harmonic generation , Birefringence
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 옥강민
- 발행년도 2025
- 학위수여년월 2025. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 화학과
- 실제 URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000081990
- UCI I804:11029-000000081990
- 본문언어 영어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록 (요약문)
본 연구에서는 새로운 키랄 비중심대칭(NCS) 하이브리드 화합물인 (R)- SbF3(C8H9NO3) [(R)-Sb]와 (S)-SbF3(C8H9NO3) [(S)-Sb]를 느린 증발법을 통해 성공적으로 합성하였다. 합성에는 입체화학적으로 활성인 Sb3+ 양이온, 전기음성 도가 높은 F- 음이온, 그리고 키랄 유도 리간드인 4-히드록시페닐글리신이 사용 되었다. 단결정 X-선 회절(SC-XRD) 분석 결과, 두 화합물은 극성의 비중심대칭 공간군 P21에서 결정화되며, 시소형 [SbOF3] 다면체가 양쪽성 유기 리간드와 수 소결합을 형성하는 구조를 가진다. Sb3+의 고립전자쌍은 b축을 따라 정렬되어 뚜 렷한 거시적 분극을 유도한다. 이러한 구조적 특성은 비선형 광학(NLO) 성능을 크게 향상시킨다. 실제로 두 화합물 모두 KH2PO4 (KDP) 대비 약 2.6배 높은 제 2고조파(SHG) 발생 효율을 보였다. 또한 4.19 eV의 넓은 광학 밴드갭과 적절한 복굴절 값(Δn = 0.184@546.1nm)을 나타내어 위상 일치 응용 가능성을 시사한다. 이 외에도 열중량분석(TGA), 원편광 이색성분석(CD), 광발광분석(PL), 전자구조 계산 등에 대한 결과에 대해 논의하고자 한다. 본 연구는 Sb3+ 기반 키랄 하이브 리드 소재의 구조-물성 상관관계를 규명하며, 차세대 고성능 비선형 광학 소재로 서의 가능성을 강조한다.
more초록 (요약문)
In this study, two novel chiral noncentrosymmetric (NCS) hybrid compounds, (R)-SbF₃(C₈H₉NO₃) [(R)-Sb] and (S)-SbF₃(C₈H₉NO₃) [(S)-Sb], were successfully synthesized via a slow evaporation method. The synthesis employed the stereochemically active lone pair cation Sb³⁺, highly electronegative F⁻ anions, and the chiral templating ligand 4- hydroxyphenylglycine. Single-crystal X-ray diffraction analysis revealed that both compounds crystallize in the polar NCS space group P2₁ (No. 4). In the crystal structures, seesaw-shaped [SbOF₃] polyhedra form hydrogen bonds with the zwitterionic organic ligands. The lone pairs of Sb³⁺ align along the b- axis, generating pronounced macroscopic polarity. These structural features significantly enhance the nonlinear optical (NLO) response. Both compounds exhibit second harmonic generation (SHG) efficiencies 2.6 times higher than that of KH₂PO₄ (KDP). Additionally, they show a wide optical band gap of 4.19 eV and suitable birefringence (Δn = 0.184@546.1 nm), indicating potential for phase-matching applications. This work elucidates the structure–property relationships in Sb³⁺-based chiral hybrid materials and highlights their potential as high-performance candidates for next-generation nonlinear optical applications.
more목차
Contents 4
List of Tables 6
List of Figures 7
국문 초록 9
Abstracts 10
1. Introduction 12
2. Experimental section 16
2.1. Materials 16
2.2. Synthesis 16
2.3. Measurements 16
3. Results and discussion 27
3.1. Structural Description 27
3.2. Infrared (IR) Spectroscopy 33
3.3. Thermogravimetric Analysis (TGA) 34
3.4. Ultraviolet-visible (UV-vis) Diffuse Reflectance Spectroscopy 36
3.5. Powder Second-haemonic Generation (SHG) Efficiency 37
3.6. Solid-state Circular Dichroism (CD) Spectroscopy 41
3.7. Photoluminescence (PL) Spectroscopy 42
3.8. Birefringence 44
3.9. Calculations 47
4. Conclusion 49
5. Reference 50
