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福建物構所紅外NLO晶體材料的結構設計獲進展
發布:blast_k   時間:2020/6/10 16:09:08   閱讀:156 
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紅外非線性光學(NLO)晶體材料在軍事和民用領域具有重要的應用(如激光雷達、激光通訊、紅外遙測、光電對抗等)。其中非中心對稱晶體結構是實現二階NLO效應的前提條件。目前雖然總結了一系列獲得非中心對稱結構的方法,但如何理性設計非心結構仍然是一個挑戰性的課題。

在中國科學院戰略性先導科技專項、國家自然科學基金等的資助下,中科院福建物質結構研究所結構化學國家重點實驗室研究員郭國聰領導的研究團隊為了獲得非中心對稱結構,創新性地采用聚陽離子基團取代誘導NLO功能基元有序排列(polycation-substitution-induced NLO-functional motif ordering) 的結構設計策略,通過非中心對稱陽離子基團[ClRb2Ba3]7+取代RbGaS2 (C2/c)中的Rb+離子,誘導Ga4S10超四面體NLO功能基元從反平行到正向平行排列,成功獲得了非心結構化合物[ABa2Cl][Ga4S8] (A = Rb, 1; Cs, 2)。這是首次通過聚陽離子基團取代誘導實現中心到非心結構的轉變,為探索新型NLO材料提供了新的研究思路。另外,化合物1和2具有強的倍頻(SHG)信號(10.4-15.3×KDP @1064 nm; 0.9-1.0×AgGaS2 @1910 nm)、高的激光損傷閾值(11-12×AgGaS2)、寬的紅外透過范圍(0.4-12.3 um)及滿足相位匹配,有望作為同時覆蓋可見至紅外波段的NLO晶體材料。相關工作以[ABa2Cl][Ga4S8] (A = Rb, Cs): Wide-Spectrum Nonlinear Optical Materials Obtained by Polycation-Substitution-Induced Nonlinear Optical (NLO)-Functional Motif Ordering 為題,發表在《美國化學會志》(J. Am. Chem. Soc. 2020, DOI: 10.1021/jacs.0c04738),副研究員劉彬文為該論文第一作者,副研究員姜小明和研究員郭國聰為通訊作者。

此前,該研究團隊在2001年首先提出“功能基元(functional motif)”的學術思想(Progress in Chemistry, 2001, 13, 151);設計了新的紅外NLO功能基元(Chem. Mater. 2017, 29, 9200);突破了大NLO系數和高激光損傷閾值難兼得的瓶頸(Chem. Sci. 2016, 7, 6273);獲得最寬帶隙硫屬NLO晶體材料(Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 4856),提出實現相位匹配的新策略(CCS Chemistry,2020, Accepted),并通過多種結構設計策略獲得了多種高性能紅外NLO新材料(J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 3410;Chem. Sci. 2018, 9, 5700; Adv. Optical Mater. 2018, 1800156; Chem. Mater. 2017, 29, 1796; Chem. Mater. 2015, 27, 8189)。


福建物構所紅外NLO晶體材料的結構設計獲進展

來源: 福建物質結構研究所

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