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福建物构所新型非线性光学晶体的合成研究取得重要进展

2019-08-23

非线性光学材料在全固态激光器、医疗、通讯、精密制造、核聚变和国防军事等领域具有不可替代的作用,因此如何通过合理的设计合成新型高性能的非线性光学材料一直是该领域的研究热点和难点。通过引入易产生二阶姜泰勒效应的结构单元,可有效地获得非中心对称结构的化合物,这一策略被广泛用于合成新型的非线性光学材料。这些结构单元包括d0族过渡金属离子(Ti4+、V5+和Nb5+等)、含有孤对电子的阳离子(Pb2+、Sb3+、Bi3+、Se4+和I5+等),以及含有π共轭的体系(硼酸盐类等)。然而,不同元素具有不同的性质,在合成制备过程中也存在不同的问题和难点。例如,对于金属碘酸盐而言,通常在温和的酸性条件下制备,而铌在此条件下则非常稳定,这两者之间存在难以互相结合的难题。因此含铌金属碘酸盐的合成一直是该领域研究的难点。

在中科院战略性先导科技专项和国家自然科学基金等的资助下,中国科学院福建物质结构研究所、结构化学国家重点实验室吴新涛院士课题组的傅瑞标研究员与安徽工业大学马祖驹副教授合作,通过系统分析铌的性质,利用经典的硫酸氧铌化合物的无机化学反应,以硫酸根基团为桥梁,将Nb与碘酸根基团结合起来,生长出了首例硫酸碘酸氧铌Nb2O3(IO3)2(SO4)非线性光学晶体。实验表明:该晶体具有良好的物化稳定性,其在空气中耐热温度高达580℃,激光损伤阈值达20*AgGaS2,而且耐浓硫酸和耐水,具有强的且相位匹配的二阶倍频效应(6*KDP),在0.38-8μm波长范围内具有高透过率,是一种潜在的可应用于可见-红外区的二阶非线性光学晶体。

该研究成果不仅通过合理的设计合成了含Nb的碘酸盐,还解决了硫酸盐晶体易溶于水和易潮解的问题,因而受到了国际审稿人的一致高度评价,并以Very Important Paper (VIP)发表在《德国应用化学》上(Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 3824-3828.)。该论文第一作者为联合培养在读硕士生唐宏鑫,其他作者分别为在读博士生张玉箫、卓超博士和林华副研究员。

论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201813122

(吴新涛课题组供稿)

(来源:中国科学院福建物质结构研究所



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