極性鏈和高密度活性基元誘導強的二階非線性光學效應

　　短波紫外非線性光學晶體是重要的光電功能材料，在激光頻率變換、信息通訊、光信號處理、前言科學裝備等領域具有廣泛而重要的應用。二階非線性光學效應是非線性光學晶體材料的關鍵性能，決定激光轉換效率和功率。探索和制備具有較強二階非線性光學效應的短波長非線性光學晶體材料是該領域的研究熱點與難點。

　　對于短波紫外非線性光學晶體而言，實現二階非線性光學效應增益的關鍵在于功能基元及其在晶格中的排列。研究表明，引入具有二階Jahn-Teller效應、孤對電子構型或d10電子構型的金屬陽離子，可實現二階非線性光學效應的顯著增益，但它們通常會造成帶隙減小。在保證非線性光學晶體在使役波段具有高的透過率的前提下，設計具有較強二階非線性光學效應的晶體是重要研究課題，即實現寬帶隙和強二階非線性光學效應的平衡。

　　中國科學院新疆理化技術研究所特殊環境功能材料與器件重點實驗室潘世烈研究團隊致力于硼酸鹽新型紫外、深紫外非線性光學晶體的研究。近日，該團隊獲得一例硼酸鹽新化合物CaZn(BO3)2（CZBO），該化合物具有類SBBO結構，即[BO3]基元在[ZnO4]多面體的連接下形成[Zn2(BO3)2]雙層結構。該晶體結晶于非中心對稱的空間群（Aba2），紫外截止邊低于190 nm，倍頻效應為KDP晶體的3.8倍，具有大的雙折射率，使其I類最短相位匹配波長短于266 nm，因此CZBO晶體是一種潛在的可用于266 nm激光輸出的非線性光學晶體。科研團隊基于陰離子基團理論和第一性原理等計算，闡明CZBO晶體較強的二階非線性光學效應主要來源于具有較大偶極矩的[Zn2O6]極性鏈和具有高活性密度的[BO3]基元。CZBO晶體的發現不僅拓展了具有類SBBO構型的硼酸鹽結構化學，而且為實現強的二階非線性光學效應提供了新途徑，即引入極性鏈和增加非線性活性基元密度。

　　相關研究成果以Highly important paper形式，發表在《德國應用化學》上。研究工作得到科技部、國家自然科學基金和中科院等的支持。新疆理化所為第一完成單位，美國西北大學科研人員參與研究。

CZBO與SBBO結構對比圖