中遠紅外二階非線性光學(NLO)材料在光電對抗、資源探測、空間反導、通訊等方面有重要的應用。因此，探索新型中遠紅外NLO材料是當前NLO材料研究的難點和熱點之一。而紅外NLO的復合功能化是一個少有開拓的新領域。
中科院福建物質結構研究所陳玲課題組在中遠紅外二階NLO材料設計與合成研究方面取得了系列突破，提出了非線性功能基團組裝、離子基團調控、非線性功能基團的不對稱控制設計的學術思想，獲得了系列新穎、高效的中遠紅外二階NLO材料。在國家自然科學杰出青年基金和面上項目的支持下，陳玲課題組進一步提出“基于化學取代柔性實現紅外非線性光學材料的多功能復合化”創新學術思想，并以此為題在JACS上發表研究論文Functionalization Based on the Substitutional Flexibility: Strong Middle IR Nonlinear Optical Selenides AXII4XIII5Se12 (J. Am. Chem. Soc. 2013, DOI: 10.1021/ja4074084)。
通過結構化學分析研究，陳玲課題組發現KCd4Ga5S12-型化合物結構基元(MS4四面體)的中心金屬離子位點具有結晶學統計占有特點，該位點可由二價的過渡金屬離子和三價的主族金屬離子共同占據。前期工作發現ACd4Ga5S12不僅具有強紅外倍頻效應(商用材料AgGaS2的10倍)，還由于Cd2+的引入同時可使其具有熱致變色性質(Chem. Mater. 2012, 24, 3406–3414)。
基于此，該課題組大膽假設：該結構基元的“統計占有”特性可以看成是一種結構柔性，提供了一種通過結構調控實現性能調控的可能途徑。通過與理論化學研究課題組的合作，發現MS4四面體結構基元確實是NLO的主要來源，基于對各成分在電子結構貢獻詳細分析、預測基礎上，提出該類化合物的結構基元也可作為多功能單元的想法。在此指導下，課題組成功獲得紅外倍頻效應大幅度提高的ACd4Ga5Se12, ACd4In5Se12和AMn4In5Se12等7個新化合物(粉末SHG強度達商用材料AgGaS2的16–40倍)。其中ACd4In5Se12(A = Rb, Cs)材料在46–74μm尺寸下粉末倍頻效應強度是商用材料AgGaS2的40倍，為迄今硫屬化合物的最大值。
更有趣的是，該結構化合物在多功能單元引入Cd2+/Ga3+，實現了晶體結構保持不變的基礎上，化合物表現出NLO和熱致變色的復合功能;引入Mn2+/In3+，則表現出NLO和磁性復合功能。該創新思想的提出為功能導向的多功能復合材料的設計合成及性能調控提供了新的思路和方向。
具有NLO/熱致變色或磁性/NLO復合功能的新穎紅外非線性光學化合物ACd4Ga5Se12, ACd4In5Se12和AMn4In5Se12
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