郭国聪课题组：相位匹配红外NLO晶体材料获得新进展

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中远红外非线性光学（NLO）晶体材料在激光领域具有重要应用（如激光雷达、激光通讯、红外遥测、光电对抗等）。相位匹配是NLO材料获得实际应用的关键条件。目前主要通过调控晶体的双折射率来补偿基频光n()和倍频光n(2)的折射率差，进而实现NLO晶体材料的相位匹配。

晶体材料

　　在中科院战略性先导科技专项、国家自然科学基金等项目的资助下，福建物构所结构化学国家重点实验室郭国聪研究员领导的研究团队采用拓宽带隙以调节色散的策略来实现红外NLO晶体材料的相位匹配。通过高温固相法，成功的制备了宽带隙（3.93-3.95 eV）的熔盐硫化物[ABa3Cl2][Ga5S10] (A= K, Rb, Cs)。通过第一性原理计算发现，与其异质同构的硒化物相比，带隙的拓宽使硫化物的色散曲线在红外波段更加平缓，进而使相位匹配的截止波长从5.7 um蓝移至1.7 um，实现了其在传统基频激光（2.0 um）处的相位匹配，这为获得新型相位匹配红外NLO晶体材料提供了新的设计思路。另外，我们获得了毫米尺寸的单晶，测试表明这些硫化物在与商用AgGaS2的NLO系数相当的条件下，具有最高的激光损伤阈值（188-200 MW/cm2 @1064 nm, 脉宽10 ns），同时它们具有较宽的红外透过范围（0.35-12.5 um），是优秀的红外NLO备选材料。相关工作以《Phase Matching Achieved by Band Gap Widening in Infrared Nonlinear Optical Materials [ABa3Cl2][Ga5S10] (A= K, Rb, Cs)》为题，发表在中国化学会CCS Chem. 2020, 2, 964, DOI: 10.31635/ccschem.020.202000268；刘彬文副研究员为该论文第一作者，姜小明副研究员和郭国聪研究员为通讯作者。
　　此前，该研究团队在2001年首先提出“功能基元（functional motif）”的学术思想（Progress in Chemistry, 2001, 13, 151）；设计了新的红外NLO功能基元（Chem. Mater. 2017, 29, 9200）；突破了大NLO系数和高激光损伤阈值难兼得的瓶颈（Chem. Sci. 2016, 7, 6273）；获得最宽带隙的硫属NLO晶体材料（Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 4856），提出了实现非中心对称的新策略（J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 10641），通过不同结构设计策略获得了多种高性能红外NLO新材料（J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 3410；Chem. Sci. 2018, 9, 5700; Adv. Optical. Mater. 2018, 1800156; Chem. Mater. 2017, 29, 1796; Chem. Mater. 2015, 27, 8189）。
　　文章链接：https://www.chinesechemsoc.org/doi/10.31635/ccschem.020.202000268
（郭国聪课题组供稿）
      文章来源：福建物构所
      郭国聪，男，1965年生，研究员，博士生导师，中科院海西研究院福建物质结构研究所所长，结构化学国家重点实验室主任，中国化学会理事。1986年毕业于厦门大学化学系获学士学位，1996.1-1999.4年在香港中文大学化学系获博士学位。获得2004年度国家杰出青年基金，2006年度政府特殊津贴、2007年度“新世纪百千万人才工程”国家级人选、2009年度中国科学院“百人计划”、2009年度卢嘉锡优秀导师奖、2014年度福建省“百千万工程领军人才”、2001和2004年度福建省自然科学二等奖各1项、2013年度福建省自然科学一等奖1项。承担了国家重点基础研究发展计划（973计划）、国家重大科学问题导向项目（超级973计划）、国家自然科学基金重点项目、科学仪器专项和面上项目、中科院知识创新工程重要方向性课题和中科院战略先导科技专项（A类）子课题、福建省重大和重点项目等60多项研究课题。在J Am Chem Soc、Angew Chem Int Edit、ACS Catal、Chem Sci等国际高影响力刊物上发表SCI论文350多篇，他引4700多次，h因子38。申请专利80件，其中美国发明专利2件，PCT国际发明专利5件，授权专利34件（其中发明专利27件）。