發布日期：2022-10-09 點擊率：99
利用非線性光學（NLO）晶體材料的變頻技術獲得波長連續可調激光在國防和民用領域具有廣泛的應用。其中在中遠紅外波段，目前商用的AgGaS2和ZnGeP2晶體材料具有大的NLO系數及寬的紅外透過范圍等優點，但存在激光損傷閾值低的缺點，因而不能滿足大功率激光發展的要求。經典研究認為NLO性能主要來自陰離子基團的貢獻，因此NLO晶體材料的研究思路是設計具有較高電子云形變度的陰離子基團，以增大非線性極化率，從而獲得高NLO系數的材料；另一方面，提高材料的離子性，以增大帶隙，從而獲得高激光損傷閾值的材料。但是，對同一陰離子基團，這兩個因素往往是相互矛盾的，電子云易形變則離子性弱，離子性強則電子云不易形變，導致這兩個指標難以兼得。因此，獲得大的NLO系數且高的激光損傷閾值的NLO晶體材料成為目前研究的熱點和難點。
在中科院戰略性先導科技專項、國家自然科學基金等項目的資助下，福建物構所結構化學國家重點實驗室郭國聰研究員領導的研究團隊為了克服大NLO系數及高激光損傷閾值難以同時兼得的結構設計瓶頸，創新性提出雙“功能基元”的結構設計思路，即把“抗激光損傷功能基元”（即由電負性差異大的元素構建聚陽離子基團以增加帶隙進而提高激光損傷閾值）和“NLO活性功能基元”（即由畸變四面體結構單元構建成超四面體結構進而增大NLO系數）在分子水平上組裝成無心結構的思路，成功合成了高性能的紅外NLO新材料體系[A3X][Ga3PS8] (A = K, Rb; X = Cl, Br)，這些化合物具有高的NLO系數（4~9AgGaS2）及高的粉末激光損傷閾值（31~39AgGaS2），突破了高NLO系數和高激光損傷閾值難兼得的瓶頸；值得指出的是，在已報道的NLO系數高于AgGaS2的材料中，這些化合物的激光損傷閾值是目前最高的。同時，化合物具有寬的紅外透過范圍及滿足相位匹配，是潛在的高功率紅外NLO晶體材料。相關的研究工作申請了中國發明專利（201610316492.4）。
此前，該研究團隊在2001年首先提出“功能基元(functional motif)”的學術思路（Progress In Chemistry, 2001, 13, 151-155）；在NLO材料的結構設計方面，提出了對聚陽離子基團和聚陰離子基團進行協同結構設計以提高材料NLO性能的策略，獲得了新類型的NLO材料（J. Am. Chem. Soc.2011, 133, 3410-3418）。
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