非線性光學晶體材料是滿足全固態雷射器實現多波段雷射輸出的關鍵核心材料，但目前仍缺乏性能優異的非線性光學晶體。同質多晶體具有多變的結構-性能關係，能夠很好的調控材料性能，河北大學化學與環境科學學院副研究員武奎通過系統調研所有已知的51種非線性光學同質多晶體，包括氧化物、滷化物、及硫屬化合物，對上述材料的「相變—結構轉變—非線性光學性能」三者關係進行了總結和分析，概括了非線性光學同質多晶體的相變條件以及結構—性能之間的調控關係。該研究成果以綜述的形式發表在《配位化學綜述》。
在非線性光學同質多晶體的研發中，武奎研究團隊通過調控原料比例和合成溫度等，設計合成出SrCu2SnS4同質多晶，分析了材料相變與性能調控之間的機理關係。測試結果表明兩相均具有與商業化紅外非線性光學晶體硫鎵銀相當的倍頻能力，但抗雷射損傷能力有了顯著的提高，同時基於變溫粉末XRD測試和差熱分析方法確定了兩相之間的相轉變溫度和不可逆的相轉變行為。該成果發表在《化學材料》。
為了進一步獲得高雷射損傷閾值的紅外非線性光學材料，武奎研究團隊設計在晶體結構中引入共價性更強的功能基元與高正電性的鹼土金屬結合來合成新材料，成功製備出3種新的矽硫化合物。三種材料結晶於不同的空間群，結構對比發現一價陽離子對材料的結構類型有很強的調控作用，同時上述材料抗雷射損傷能力有了很大的提升。該研究結果發表在《材料化學雜誌C刊》。
相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.ccr.2020.213380
https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.9b04842
https://doi.org/10.1039/C9TC06077D
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