物構所硫屬中遠紅外非線性光學材料設計與合成獲進展

中遠紅外非線性光學材料BGSbS的晶體結構

　　中遠紅外（2–20 μm）二階非線性光學（NLO）材料在光電對抗、資源探測、通訊等方面有重要的應用。非線性光學材料對其晶體結構具有特殊的要求，首先材料必需是非中心對稱晶體結構（非心結構），其次材料的組成結構單元需具備強的同向受極化的特點。因此，探索新型中遠紅外NLO材料是當前NLO材料研究的一個難點和熱點。

　　在國家自然科學基金、中科院重要方向性項目等項目的支持下，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陳玲研究小組在中遠紅外二階NLO材料設計與合成研究方面取得了新突破，創新性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，獲得了具有優良性能的中遠紅外二階NLO材料。

　　GaS4畸變四面體是構筑紅外非線性光學材料的一個重要的結構基元，商用材料AgGaS2正是由該四面體構建的具有良好中遠紅外非線性光學晶體材料的典型代表。Ba/Ga/S體系是一類可能具有良好紅外非線性光學材料的重要體系，但該體系除BaGa4S7和BaGa2GeS6兩例為非心結構外，其余絕大多數已知化合物均為中心對稱的晶體結構。上述分析說明，雖然三維剛性Ga/S骨架的束縛能使得化合物形成非心結構，但由于剛性骨架具有較強的定域化共價鍵，因而其受極化能力大大減弱。

　　陳玲課題組創新性地提出通過引入少量第二非心單元SbS33-的結構調控思想，在保持GaS4畸變四面體單元易受極化能力的前提下，實現了非心結構的成功構建，獲得了具有新穎結構的紅外非線性光學材料Ba23Ga8Sb2S38（BGSbS）。該材料在46–74μm尺寸下粉末倍頻效應強度為商用材料AgGaS2的22倍。

　　相關研究成果發表在《美國化學會志》上（J. Am. Chem. Soc., 2012, 134, 6058–6060）。該材料的發現及設計思想的提出，為尋找新型中遠紅外NLO材料提供了新的思路和方向。

　　此前，該研究小組還在其它具有良好應用前景的NLO晶體材料的研究方面取得了系列進展，如：La4InSbS9（J. Am. Chem. Soc., 2012, 134, 1993–1995），Ba3AGa5Se10Cl2 (A = Cs, Rb, K) （J. Am. Chem. Soc., 2012, 134, 2227–2235），Ln4GaSbS9 (Ln = Pr, Nd, Sm, Gd–Ho)（J. Am. Chem. Soc., 2011, 133, 4617–4624），Pb2B5O9I（J. Am. Chem. Soc., 2010,132, 12788–12789），La2Ga2GeS8和Eu2Ga2GeS7（Inorg. Chem., 2011, 50, 12402–12404）等。