福建物構所中遠紅外非線性光學晶體材料研究獲系列進展

2020-12-06 光明網

　　中遠紅外二階非線性光學（MFIR-NLO）晶體材料在資源探測、光電對抗、空間反導、國防通訊等方面有著重要的應用。目前商業化的MFIR-NLO晶體材料(例如，AgGaQ2（Q=S，Se）和ZnGeP2等)存在多方面的性能缺陷，限制了它們的應用範圍。因此，設計和合成具有性能優良的新型MFIR-NLO晶體材料仍是該領域的研究熱點和難點。

　　1）利用孤對電子誘導策略，成功實現從中心(La2CuInS5)到非心(La2CuSbS5)的晶體結構轉變。測試結果表明，化合物La2CuSbS5屬於I-型相位匹配，且具有適中的粉末倍頻響應（SHG = 0.5′AgGaS2）和高的雷射損失閾值（LIDT = 1.6′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於由[SbS4]四面體所構築的獨特的「蹺蹺板式」(SbS4)n鏈。研究成果以通訊的形式發表在英國皇家化學會J. Mater. Chem. C 雜誌並被選為封面（J. Mater. Chem. C 2019, 7, 4638–4643, featured as Outside Front Cover）。2）採用中溫固相反應，利用SnCl2作為助熔劑成功製備了一例混金屬的MFIR-NLO晶體材料Sn2Ga2S5。性能測試表明該材料具有很好的光學性能，基本滿足優異MFIR-NLO晶體材料的要求，包括有利於晶體生長的低熔點（MP = 958 K），寬的相位匹配區間（>725nm），大的單晶透過範圍（0.57-13.8 μm），強的非線性係數（SHG = 2.5′AgGaS2），以及高的雷射損傷閾值（LIDT = 6.6′AgGaS2）。研究成果以全文的形式發表在美國化學會Chem. Mater. 雜誌（Chem. Mater. 2019, DOI: 10.1021/acs.chemmater.9b02389），該論文第一作者為聯合培養在讀碩士生李夢月。這些材料的發現及設計思想的提出為尋找新型MFIR-NLO晶體材料提供新的思路和方向。

　　此前，該研究團隊還在新穎結構NLO晶體材料的研究方面取得了系列進展，發現了許多具有潛在應用前景的NLO晶體材料(J. Mater. Chem. C 2019, 7, 6217–6221; Chem. Commun. 2019, 55, 7942–7945; Inorg. Chem. Front. 2018, 5, 1458–1462; Inorg. Chem. 2018, 57, 8730–8734; Cryst. Growth Des. 2019, 19, 4172–4192; Dalton Trans. 2018, 47, 429–437)。

　　圖1 利用孤對電子誘導策略實現從中心(La2CuInS5)到非心(La2CuSbS5)的晶體結構轉變(J. Mater. Chem. C封面)

圖2 綜合性能優異的MFIR-NLO晶體材料Sn2Ga2S5

[ 責編：戰釗 ]

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