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      福建物質結構研究所磷屬長波紅外非線性光學晶體研究獲進展


        來源: 中國科學院 時間:2021-07-09 編輯:清風
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      紅外非線性光學晶體能夠通過頻率轉換作用產生中紅外可調諧激光,獲得廣泛應用。目前,商用的紅外非線性光學晶體硫鎵銀、硒鎵銀和磷鍺鋅,由于自身的一些缺陷,已經不能滿足日益增長的市場需要。因此,亟須探索性能更優異的中紅外非線性光學材料。類金剛石型磷屬化合物非線性光學材料通常展示了很大的倍頻系數、很高的熱導率和較寬的帶隙,因此,磷屬化合物是合適的紅外非線性光學材料的候選體系。然而目前,幾乎所有二元、三元類金剛石型磷屬化合物都不能實現倍頻效應、激光損傷閾值、雙折射率以及紅外透過范圍之間的平衡,因此,需要設計和合成優良綜合性能的類金剛石型磷屬化合物材料。


      在中國科學院戰略性先導科技專項(B類)“結構與功能導向的新物質創制”、國家自然科學基金等的資助下,中科院光電材料化學與物理重點實驗室研究員葉寧團隊從“剛柔并濟”這一太極智慧中獲得靈感,以ZnGeP2的黃銅礦結構為原型,采用“剛柔耦合”的元素匹配策略,在結構中同時引入剛性基團SiP4四面體和柔性基團InP4四面體,合成了首例四元類金剛石結構晶體Mg2In3Si2P7。該晶體具有很強的倍頻效應(磷鍺鋅的2倍,硫鎵銀的7.1倍)、合適的帶隙(2.21 eV)、大的雙折射率(0.107)以及寬的紅外截止邊(16.4 μm),實現了它們之前的平衡甚至可以說是同步提升。該研究不僅為先進紅外非線性光學晶體的設計提供了一條新思路,也將激勵科研人員探索更多的類金剛石型磷屬非線性光學材料。相關研究成果發表在《美國化學會志》上。 論文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.1c03930。


      “剛柔耦合”的元素匹配策略下,Mg2In3Si2P7實現了強倍頻效應、合適的帶隙、大的雙折射率以及寬的紅外透過范圍


      此外,該團隊近期在中紅外NLO材料的設計、合成、晶體生長和非線性性能研究方面也取得系列研究進展(Angew. Chem., Int. Ed. 2020, 59, 23549-23553; Adv. Opt. Mater. 2021, 9, 2002176; Chem. Mater. 2021, 33, 1462-1470; Chem. Mater. 2020, 32, 10246-10253; Chem. Mater. 2020, 32, 7958–7964; Chem. Mater. 2020, 32, 2615–2620,Chem. Mater. 2019, 31, 10170-10177)。


      關鍵詞:紅外 光學材料 研究進展    瀏覽量:9453

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