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福建物构所碘酸盐二阶非线性光学晶体的设计与合成获新进展

2017-01-18 09:28
水墨黯月
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二阶非线性光学材料广泛应用于激光及光通讯领域,而金属碘酸盐晶体因具有较强的倍频效应、较宽的透过波段、较高的热稳定性和光学损伤阈值在二阶非线性光学晶体材料领域占有非常重要的地位。

福建物构所结构化学国家重点实验室毛江高研究员领导的课题组在国家基金委重点和面上项目、重大研究计划培育项目以及中科院战略性先导科技专项等的资助下,提出将氟离子引入碘酸盐体系,构筑新颖结构的金属碘酸盐氟化物,利用金属氟化物三维结构来限制碘酸根离子的排列方向,使各个碘酸根离子的极化作用相互叠加而表现出大的倍频系数。在这一学术思想指导下,该课题组以水热合成方法,得到了首例碘酸盐氟化物Bi(IO3)F2晶体,其结构中碘酸根离子整齐排列于三维[BiF2]+离子的六元环孔洞中。该化合物表现出非常高的倍频效应,为KDP(KH2PO4)的11.5倍,而且是相位匹配的,同时具有较宽的透过波段(0.3-11 μm),因此是一种具有潜在应用价值的二阶非线性光学晶体材料。理论计算表明IO3和[BiF2]+基团对d14的贡献百分比分别为77.1%和21.8%,相关研究结果作为VIP论文在线发表于Angew. Chem. Int. Ed.上(DOI: 10.1002/anie.201611770),该工作为今后新型碘酸盐二阶非线性光学晶体材料的设计提供了一条新的合成策略。

此外他们还利用碘酸根与d0电子构型过渡金属的畸变八面体如VO6、NbO6等两种不对称无机结构基元复合到同一化合物中的合成策略得到了K(VO)2O2(IO3)3(3.6 x KTP)(J. Am. Chem. Soc.,2011,133,5561-5573)、NaVO2(IO3)2(H2O) (20 x KDP)(Chem. Mater.,2010, 22, 1545–1550)和BaNbO(IO3)5 (14 x KDP)(J. Am. Chem. Soc. 2009,131,9486-9487)。由于该课题组在该研究领域所做的系统研究工作,他们应邀在国际重要期刊《配位化学评论》上发表综述研究论文,系统介绍该课题组的相关研究工作(Coord. Chem. Rev. 2015,288,1-17)。

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