碳酸鹽紫外非線性光學晶體材料研究獲新進展

　　激光光源的波長拓展很大程度上依賴于頻率轉換器件材料—非線性光學晶體的變頻能力。隨著激光在紫外和深紫外波段應用的日益重要，如何設計合成性能更優的硼酸鹽非線性光學材料以及硼酸鹽以外的紫外和深紫外非線性光學材料是當前研究的重點和熱點。

　　在國家自然科學基金和中科院重要方向項目的資助下，中科院福建物質結構研究所中科院光電材料化學與物理重點實驗室葉寧研究員領導的課題組以具有平面三角形結構的碳酸鹽為研究對象，在獲得一系列非線性光學效應為3～4倍KDP的系列碳酸鹽晶體ABCO3F (A = K, Rb, Cs, B = Ca, Sr, Ba)基礎上(J. Am. Chem. Soc., 2011, 133, 20001)，將具有孤對電子的Pb原子引入該碳酸鹽體系，發現了一種倍頻系數達13.4倍KDP的非線性光學晶體CsPbCO3F。該晶體大非線性光學系數的產生機理不同于常見的平面基團與孤對電子協同增強的機制，而是一種未被發現的金屬與平面共軛體系的p-p軌道相互作用。該研究成果拓展了紫外非線性光學晶體材料研究的新體系，為設計大非線性光學系數紫外晶體提供了一個嶄新的思路。相關研究成果發表在《美國化學學會會志》(J. Am. Chem. Soc., 2013, DOI: 10.1021/ja408982d)。

　　此外，該研究小組采用提高有效非線性基團密度以提高化合物宏觀非線性光學性能的思路，設計合成了一系列具有BO3基團共面排列的層狀堿金屬硼酸鹽化合物，并且巧妙地采用不同大小的基團片段作為層間連接以調控BO3基團密度，揭示了結構與性能關系，獲得了數個具有高BO3基團密度和較大非線性光學效應的紫外晶體(J. Am. Chem. Soc., 2011, 133, 1145;J. Am. Chem. Soc., 2010, 132, 8779)。