Az infravörös nemlineáris optikai kristályok (NLOC), mint a lézerfrekvencia-konverzió kulcsfontosságú eszközei, fontos alkalmazások a szilárdtestlézerekben. A jelenlegi kereskedelmi IR nemlineáris optikai kristályok főként tetraéderes csoportokból álló kalkopirit típusú vegyületeket tartalmaznak, mint például az AgGaS2 (AGS), AgGaSe2 és ZnGeP2 (ZGP). Ezek az anyagok azonban saját belső teljesítményhibáik miatt már nem tudják teljes mértékben kielégíteni a jelenlegi infravörös lézertechnológia fejlesztési igényeit. Ezért sürgősen szükség van új infravörös nemlineáris optikai anyagok tervezésére, amelyek új motívumokon vagy új stratégiákon alapulnak, hogy áttörjék a meglévő anyagtulajdonságok korlátait, és új, új szerkezetű, nagy teljesítményű infravörös nemlineáris optikai anyagokat állítsanak elő.
A Kínai Tudományos Akadémia Xinjiang Fizikai és Kémiai Technológiai Intézetének Kristályanyag-kutatóközpontja az új optoelektronikai funkcionális kristályok kutatásának szentelte magát. Korábbi tanulmányok kimutatták, hogy a higany egyedi elektronikus konfigurációval rendelkezik, amely elősegíti az erősen polarizált Hg{0}} ionok képződését, ami jelentős nemlineáris optikai választ eredményez. Eközben a Hg bőséges koordinációs formákkal rendelkezik, és a kénelemekkel való kötés során lineáris [HgSe2], sík [HgSe3] és háromszög-kúpos [HgQ4] (Q=S, Se) nemlineárisan aktív gyököket képezhet. A Bowling-féle ötödik szabály (megtakarítási szabály) korlátai miatt az előszintetizált Hg-alapú kénvegyületek többsége csak egyetlen nemlineáris reaktív motívumot tartalmaz, és a [HgQ4] tetraéderekből álló vegyületek dominálnak, ami korlátozza a kémiai és szerkezeti összetételt. a Hg-alapú vegyületek sokfélesége. A korábbi kutatások alapján a Pan Shilie kutató és Li Junjie kutatócsoport, a Kínai Tudományos Akadémia Hszincsiangi Fizikai és Kémiai Intézetének Kristályanyag-kutatóközpontjának kutatócsoportja „három az egyben” tervezési stratégiát javasolt. a Hg-alapú kénvegyületek rendszere, azaz a ［HgQn] (n=2, 3, 4) csoportok háromféle nemlineárisan aktív, de eltérő polarizálhatóságú anizotrópiája, a „megtakarítás” korlátjának áttörése érdekében. szabály" egyetlen vegyületben, és szintetizálta az első higanyalapú infravörös nemlineáris optikai anyagot, a Hg7P2Se12-t (HPSe), amely egyszerre tartalmaz [HgSe2], [HgSe3] és [HgSe4]. A vegyület nagy másodrendű oktávválaszt (~1 × AGS) mutat két mikrométeres fényforrás alatt, és a kristály széles infravörös vágási határértékkel (~22,8 μm) és magas lézersérülési küszöbértékkel rendelkezik (~2 × AGS), azt sugallja, hogy a "megőrzés szabályának" megszegése és a csoportok sokféleségének növelése hatékony tervezési stratégia. Ez azt sugallja, hogy a "megtakarítási szabály" megszegése és a csoportok sokféleségének növelése hatékony stratégia új infravörös nemlineáris optikai anyagok tervezésére, újszerű szerkezettel és kiváló teljesítménnyel. Ez az eredmény arra ösztönzi a kutatókat, hogy további új infravörös nemlineáris optikai anyagokat fedezzenek fel, amelyek kiváló átfogó teljesítményt nyújtanak.
A kutatási eredmények teljes szövegében megjelentek Wiley Advanced Functional Materials című folyóiratában, amelynek egyetlen befejező egysége a Xinjiangi Fizikai és Kémiai Technológiai Intézet (XICT), a megfelelő szerzők Shiliu Pan és Junjie Li, valamint Yu Chu posztdoktori ösztöndíjas és doktorandusz. Hongshan Wang, mint az első társszerzők. A kutatási munkát a Kínai Tudományos Akadémia Talent Programja, a Kínai Nemzeti Természettudományi Alapítvány és a Hszincsiang Autonóm Régió Természettudományi Alapítványa finanszírozta.
1. ábra HPSe kristályok szerkezete és optikai tulajdonságai. (a) HPSe egykristályok XRD mintázata (a beillesztett ábra a HPSe optikai fotója); (b) a HPSe, AGS és ZGP egykristályok infravörös átviteli mintái (a beillesztett ábra a HPSe, AGS és ZGP optikai fotója); (c) a HPSe-minták por-kettőző hatása; (d) a HPSe egykristályok UV-transzmissziós spektruma; és (e) tipikus szelenid IR nemlineáris Optikai anyagok optikai átviteli tartományának statisztikai elemzése. ahol a kék szín a magas transzmissziós régiót jelenti.
