【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】中遠(yuǎn)紅外非線性光學(xué)(NLO)晶體材料在激光領(lǐng)域具有重要應(yīng)用(如激光雷達(dá)、激光通訊、紅外遙測、光電對抗等)。目前，在紅外波段應(yīng)用的主要材料有AgGaS2，AgGaSe2和ZnGeP2，這些材料具有NLO系數(shù)大、在中遠(yuǎn)紅外波段透過范圍寬等優(yōu)點，但同時存在激光損傷閾值較低或雙光子吸收等問題，難以滿足大功率激光發(fā)展的要求，因此探索新的兼具大的NLO系數(shù)和高的激光損傷閾值的晶體材料成為這一領(lǐng)域突破的關(guān)鍵。
 

 

　　在中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項、國家自然科學(xué)基金等的資助下，中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所結(jié)構(gòu)化學(xué)國家重點實驗室研究員郭國聰領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊為了克服大NLO系數(shù)及高激光損傷閾值難以兼得的結(jié)構(gòu)設(shè)計瓶頸，采用雙“功能基元”的結(jié)構(gòu)設(shè)計思路，即把“抗激光損傷功能基元”(由電負(fù)性差異大的元素構(gòu)建聚陽離子基團(tuán)以增加帶隙進(jìn)而提高激光損傷閾值)和“NLO活性功能基元”(引入共價性為主的結(jié)構(gòu)單元來增大NLO系數(shù))在分子水平上組裝成無心結(jié)構(gòu)的思路，成功合成了由單一四面體構(gòu)筑的納米孔道框架硫?qū)倩衔風(fēng)i[Cs2LiCl][Ga3S6]。該化合物中GaS4四面體結(jié)構(gòu)單元的有序堆積獲得了大的NLO系數(shù)(0.7倍AgGaS2)，而穿插在納米孔道中的堿金屬鹵化物客體使該化合物具有硫?qū)貼LO材料中寬的光學(xué)帶隙(4.18 eV)，表現(xiàn)出高的激光損傷閾值(4.1倍AgGaS2)。同時，該化合物具有較寬的紅外透過范圍及相位匹配，是優(yōu)秀的紅外NLO備選材料。相關(guān)研究工作以Li[LiCs2Cl][Ga3S6]: A Nanoporous Framework of GaS4 Tetrahedra with Excellent Nonlinear Optical Performance 為題，作為正封面文章發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 4856–4859. DOI: 10.1002/anie.201912416，副研究員劉彬文為該論文第一作者，副研究員姜小明和研究員郭國聰為通訊作者。
 

　　此前，該研究團(tuán)隊在2001年首先提出“功能基元(functional motif)”的學(xué)術(shù)思想(Progress In Chemistry, 2001, 13, 151)；設(shè)計了新的紅外NLO功能基元(Chem. Mater. 2017, 29, 9200)；突破了大NLO系數(shù)和高激光損傷閾值難兼得的瓶頸(Chem. Sci. 2016, 7, 6273)；通過多種結(jié)構(gòu)設(shè)計策略獲得了多種高性能NLO新材料(J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 3410；Chem. Sci. 2018, 9, 5700; Adv. Optical. Mater. 2018, 1800156; Chem. Mater. 2017, 29, 1796; Chem. Mater. 2015, 27, 8189)。