邹国红课题组在高性能无机倍频晶体研究方面取得进展

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光学晶体材料被誉为光电子产业的“芯片”，在光通信、先进仪器、光刻和全固态激光器等科学和技术领域有着广泛的应用。特别是，倍频晶体和双折射晶体是固体激光器的两个关键部件。设计合成具有强的非线性光学效应和大的双折射率的新型无机光学晶体材料是当前的一个具有挑战性的课题。
        针对这一难题，邹国红课题组通过向硫酸盐体系中引入可高度极化的d10金属阳离子Hg2+，成功合成了一例兼具强的非线性光学系数和大的双折射率的新型高性能光学晶体材料Hg3O2SO4。该化合物具有独特的组分层[Hg3O2SO4] ∞结构，在所有已报道的硫酸盐光学材料中表现出最强的倍频效应(14×KDP)。本研究首次在硫酸盐体系中实现了强倍频系数(>10×KDP)和适当双折射率(0.06-0.12@1064 nm)之间的平衡。在光学性质方面，Hg2+的引入促使了明显的性能提升：1) Hg2+离子具有不同的配位模式，有利于生成丰富的高极化畸变多面体，如线性、三角形、四面体和八面体几何构型；2) 大尺寸的d10阳离子Hg2+很容易产生更大的极化率和可变形性，从而显著增大化合物的倍频效应和双折射率。

图1. Hg3O2SO4晶体的综合性能平衡示意图

         作者通过在硫酸盐体系中引入高度极化的Hg2+离子这一有效策略，成功合成一例高性能硫酸盐光学晶体材料，实现了强倍频系数和适当双折射率之间的完美平衡。这项工作将为进一步设计新型高性能无机光学晶体提供新的思路，并指导更多以功能为导向的新型无机固态功能材料的发现。
         该研究以“High-Performance Sulfate Optical Materials Exhibiting Giant Second Harmonic Generation and Large Birefringence”为题发表于Angewandte Chemie International Edition上，四川大学为第一单位，化学学院博士研究生董雪华为本论文第一作者，韩国西江大学OK Kang Min教授和化学学院邹国红教授为共同通讯作者，特别感谢国家自然科学基金委、四川大学的经费支持。
        文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202116790


        


        文章来源：四川大学
        邹国红,四川大学教授，从事新型无机固体材料的研究与探索工作，实现了以平面三角型基团为基础的紫外非线性光学晶体的结构设计，发现了一系列具有新颖构型的硼酸盐紫外非线性光学晶体，提出了碳酸盐非线性晶体研究方向,并设计合成出世界首例深紫外碳酸盐非线性光学晶体。以通讯或第一作者在包括J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. In. Ed., J. Mater. Chem.等杂志发表SCI论文10余篇。申请发明专利10余项。获得2013年中科院院长优秀奖；获2013年中国建筑材料科学技术奖（基础研究类）二等奖(排名第三)；2016年福建省自然科学奖一等奖(排名第三),入选2014年中国科学院百篇优秀博士学位论文。