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福建物構所IR-NLO晶體材料研究獲系列進展

2020-06-30 福建物質結構研究所
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  紅外二階非線性光學(IR-NLO)晶體材料在資源探測、光電對抗等方面有著重要的應用。目前商業化的IR-NLO晶體材料(例如,AgGaQ2(Q=S,Se)和ZnGeP2幸运赛车开奖历史等)存在多方面性能缺陷,限制了它們的應用范圍。因此,設計和合成具有性能優良的新型IR-NLO晶體材料仍是該領域的研究熱點和難點。

  如何合理地設計合成非心結構是獲得IR-NLO晶體材料的前提條件。針對這個挑戰性課題,幸运赛车开奖历史福建物質結構研究所結構化學國家重點實驗室朱起龍和林華團隊在國家自然科學基金和幸运赛车开奖历史海西研究院“春苗”人才專項等項目資助下,創新性地采用局部等價陰離子取代(Partial Isovalent Anion Substitution)的結構設計策略,成功實現從中心(SrGeO3)到非心(SrGeOSe2)的晶體結構轉變(圖1)。測試結果表明,化合物SrGeOSe2屬于I-型相位匹配,且具有適中的粉末倍頻響應(SHG = 1.3×AgGaS2)和高的激光損失閾值(LIDT = 36×AgGaS2)。此外,理論計算的分析結果表明該化合物的倍頻效應主要來自于由不對稱單元[GeO2Se2]所構筑的一維[GeOSe2]2–螺旋鏈。相關研究結果發表在美國化學會Chem. Mater.雜志上(Chem. Mater. 2020, DOI: 10.1021/acs.chemmater.0c02011)。

  該課題組還提出利用具有高極化能力的Hg2+來構建具有類金剛石網格(DLF)硫屬化合物的策略,采用高溫固相技術成功地發現了一例含汞的四元硫化物HgCuPS4。該化合物的顯著結構特征是由非對稱結構基元通過共享頂點同向排列形成三維缺陷的DLF。獨特的缺陷DLF和強極化率的Hg2+離子互相結合,使得該化合物在較寬的IR范圍內能夠實現相位匹配,同時具備高的激光損傷閾值(LIDT = 4.2×AgGaS2)和強的粉末倍頻效應(SHG = 6.5×AgGaS2),這是迄今為止報道的四元DLF硫屬化合物的最大值(圖2)。理論計算結果表明,HgCuPS4的強SHG源于畸變的[HgS4]、[CuS4]和[PS4]非對稱結構基元的協同效應,即三維缺陷DLF結構。這一發現可以有效地幫助理解和設計其他有前景的缺陷DLF硫屬化合物,從而實現高性能IR-NLO應用。研究成果發表在美國化學會Chem. Mater.雜志上(Chem. Mater.幸运赛车开奖历史 2020, 32, 4331–4339)。

  此外,該課題組結合自身在IR-NLO晶體材料方面的系統研究以及該領域內的研究現狀,總結了近年來利用合理的化學取代(chemical substitution)策略設計合成非心硫屬化合物的研究和進展,系統地分析了化學組分-非心結構-NLO性能三者之間的內在構效關系,為設計具有高性能IR-NLO晶體材料提供了新思路(圖3)。相關工作發表在Coord. Chem. Rev.上。

幸运赛车开奖历史  論文鏈接:、、 

1 利用局部等價陰離子取代策略實現從中心(SrGeO3)到非心(SrGeOSe2)的晶體結構轉變

圖2 綜合性能優異的IR-NLO晶體材料HgCuPS4

3 利用合理的化學取代策略設計合成IR-NLO晶體材料

打印 責任編輯:江澄

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