【儀表網 研發快訊】紅外非線性光學晶體作為激光頻率轉換的關鍵器件，在全固態激光器中具有重要的應用。當前商用的紅外非線性光學晶體主要包括黃銅礦型化合物如AgGaS2 (AGS)， AgGaSe2和ZnGeP2 (ZGP)等。然而，由于各自本征的性能缺陷，這些材料已不能完全滿足當前長波紅外激光技術發展的需求，亟需突破現有材料性能的限制，發展高性能新型長波紅外非線性光學材料。
中國科學院新疆理化技術研究所晶體研究中心一直致力于新型紅外非線性光學晶體的研究。基于對紅外非線性光學材料性能來源的分析，新疆理化所科研人員提出協同組裝優勢基元構建新型紅外非線性光學材料的結構設計思路，通過耦合八面體及四面體基元，首次發現了AIBII6CIII6QVI16家族硫屬化合物。在上述工作的基礎上，利用該家族化合物中八面體及四面體組成的風車狀陰離子框架的孔道限閾效應，在AI0.5BII3CIII3QVI8家族成功合成出11例新的化合物，實現了該家族化合物帶隙、二階非線性光學效應及熒光性能的有效調控。其中，Sn0.5Mg3Ga3S8具備發光(396nm激發，發光范圍約420-870nm)和非線性光學響應(二階倍頻響應：1.5 × AgGaS2；激光損傷閾值：3.0 × AgGaS2)的雙重功能特性。實驗和計算的結果表明，Sn0.5Mg3Ga3S8中強的非線性光學效應主要歸因于八面體及四面體基元協同組裝誘導的非線性活性基元([SnIIS6]、 [GaS4])的有序排列。此外，該風車狀框架結構表現出的基元可替代性主要歸因于結構中共點及共線的連接模式；而該結構的穩定性則主要來自于框架中共存的共面連接模式。這一結果將激勵科研人員利用 “共點共線共面三合一”策略設計“剛柔相濟”的結構框架及探索更多性能優異的新型光電功能材料。
相關研究成果以全文形式發表在Advanced Functional Materials(Adv.Funct. Mater.2025 ，DOI: 10.1002/adfm.202515259)上。該研究工作得到中國科學院人才計劃、中國科學院先導B類專項、國家自然科學基金及新疆維吾爾自治區自然科學基金等項目的資助。
圖1. 基于風車狀陰離子框架的限閾效應設計Sn(II) 雙功能材料
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