将光响应型偶氮苯化合物以非共价作用构筑到聚合物体系,得到光响应型超分子偶氮苯聚合物。这种超分子偶氮苯聚合物体系易于制备、结构可控性强,且光响应性能是受其组成成分的非共价作用主导,有着显著的和不可预期的变化。本论文制备了一系列不同取代基团的羟基偶氮苯化合物,并以氢键作用连接到聚合物聚4-乙烯基吡啶的侧链上,得到一系列超分子偶氮苯聚合物,研究了超分子偶氮苯聚合物体系的光致异构特性及非线性光学响应特性,并以超分子偶氮苯聚合物作为双光子光存储介质,研究了其偏振存储及多层光存储性能。具体内容如下：1.设计合成了一系列偶氮苯化合物,分子的一端为羟基,改变其对位取代基团,分别为-H(AzoOH),一CH3(CAzoOH),-OCH3(COAzoOH),-NO2(NAzoOH)；接着用该系列偶氮苯化合物作为氢键给体,聚4-乙烯基吡啶(P4VP)作为氢键受体,利用吡啶与酚羟基的氢键作用制备超分子偶氮苯聚合物,其中n吡啶：n酚羟基=1：1(投料比)。红外光谱验证了氢键的形成。并利用紫外吸收光谱图分析了偶氮苯化合物及超分子偶氮苯聚合物的光致异构化行为,结果发现：对于小分子偶氮苯化合物而言,具备推拉電子结构(一端为硝基,一端为羟基)的偶氮苯化合物,由于其热回复速率快,光照后迅速达到平衡；氢键作用形成超分子偶氮苯聚合物以后,光照完成异构化过程所需时间变长,且异构化进程分两个阶段进行,其中第一阶段的速率常数要远小于相应地偶氮苯化合物的异构化速率常数,这是由于偶氮苯结构的翻转受聚合物链运动的限制；进入第二阶段,氢键作用协同偶氮苯结构翻转,此时异构化速率常数反而大于相应地偶氮苯化合物的异构化速率常数。2.利用z扫描技术分别测试了偶氮苯化合物及超分子偶氮苯聚合物体系的三阶非线性光学响应,并根据公式计算了二者的非线性吸收系数和非线性折射率。对于偶氮苯化合物体系的非线性测试表明：(1)具备推拉电子结构的偶氮苯化合物,由于电子云更易于流动,电荷转移程度高,因此表现出更大的非线性光学响应特性；(2)改变不同溶剂,当偶氮苯化合物的酚羟基与溶剂分子间形成氢键时,由于体系中供电子能力的增强,分子排列有序度提高,因此非线性光学系数增强。对于超分子偶氮苯聚合物体系的非线性测试表明：(1)相对于偶氮苯化合物而言,体系非线性系数有所下降,这是由于偶氮苯生色团以氢键作用接到聚合物链上后,单位体积内偶氮苯生色团的浓度下降,同时聚合物链的缠结限制了偶氮生色团的运动,降低了其光学响应性。(2)使用不同溶剂时,超分子偶氮苯聚合物在THF溶液中的非线性系数要大于CHCl3溶液的,这是由于THF分子中的氧原子能够参与氢键作用,部分破坏了体系中原本存在的酚羟基与吡啶环的氢键作用。3.我们在超分子偶氮苯聚合物P4VP/(NAzoOH)x(x=0.25,0.5,0.75,1.0)薄膜上成功实现双光子光存储。用线性偏振的钛：蓝宝石激光(波长：800nm,脉冲宽度：80fs,重复频率：80MHz)作为双光子激发光源使超分子偶氮苯聚合物产生光致双折射,从而写入数据。用透射显微镜读出发现：平行读出时,数据为“亮点”；45°读出时,数据“消失”；垂直读出时,数据为“暗点”。并实现了偏振二元存储,即在同一层相同区域,用偏振方向夹角为45°偏振光分别写入数据,然后用相应角度的偏振光读出这些数据,这样就实现了同一区域的偏振二元存储,并且互不串扰。并用垂直于写入光方向的偏振光擦除数据,进一步说明超分子偶氮苯聚合物双光子光存储机理是双光子诱导下偶氮苯生色团选择性光致异构化引起的光致取向,进而产生了可逆的光致双折射。进一步研究发现,存储图案的稳定性随着偶氮生色团含量的增加而提高,存储阀值则随着偶氮生色团含量的增加而降低。最后我们采用交替成膜的方法制备了复合多层膜作为存储介质,其中超分子偶氮苯聚合物作为记录层、聚乙烯醇(PVA)为间隔层。在复合三层膜上成功实现了偏振二元、两层四维光存储,存储密度可达到0.6Gbits/cm2,是普通DVD的15倍左右。