二茂铁衍生物具有独特的电化学及光学特性，给体-受体型二茂铁衍生物在共轭体系的两端分别连有电子给体和受体，使其易于发生分子内电荷转移，能有效地诱导体系的非对称极化，表现出很大的非线性光学响应。利用二茂铁基团的可逆氧化还原特性，则有可能通过可逆的电化学来控制其衍生物的光化学特性，实现氧化还原开关效应。这类氧化还原开关材料在电致变色、光电记忆和光通讯领域具有很大的应用价值。 非线性光学材料是一类受外部光场、电场和应变场的作用，频率、相位、振幅等发生变化，从而引起折射率、光吸收、光散射等变化的材料。在用激光做光源时，激光与介质间相互作用产生的非线性光学现象，利用非线性光学材料的变频和光折变功能，尤其是倍频和三倍频能力，可将其广泛应用于有线电视和光纤通信用的信号转换器、激光频率转换、四波混频、光束转向、光信息处理、光存储、光纤通讯、激光对抗及核聚变等研究领域。
二茂铁具有共轭体系的氧化还原中心和低能耗的金属-配体转换，巴基碗(Buckybowl)是一种介于平面和球体之间的具有独特空间构型的碳纳米材料，它在保留了巴基球稳定结构之上又有独特的电子结构，使得它在电子转移模式上不同于其他化合物。二茂铁-巴基碗化合物将是非常好的NLO开关装置。二茂铁-巴基碗光学开关具有良好二阶非线性光学性质，超极化率达到100.2 esu研究前景极其诱人。
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