【儀表網 儀表研發】中遠紅外非線性光學(NLO)晶體材料在激光領域具有重要應用(如激光雷達、激光通訊、紅外遙測、光電對抗等)。目前，在紅外波段應用的主要材料有AgGaS2，AgGaSe2和ZnGeP2，這些材料具有NLO系數大、在中遠紅外波段透過范圍寬等優點，但同時存在激光損傷閾值較低或雙光子吸收等問題，難以滿足大功率激光發展的要求，因此探索新的兼具大的NLO系數和高的激光損傷閾值的晶體材料成為這一領域突破的關鍵。
 

 

　　在中國科學院戰略性先導科技專項、國家自然科學基金等的資助下，中國科學院福建物質結構研究所結構化學國家重點實驗室研究員郭國聰領導的研究團隊為了克服大NLO系數及高激光損傷閾值難以兼得的結構設計瓶頸，采用雙“功能基元”的結構設計思路，即把“抗激光損傷功能基元”(由電負性差異大的元素構建聚陽離子基團以增加帶隙進而提高激光損傷閾值)和“NLO活性功能基元”(引入共價性為主的結構單元來增大NLO系數)在分子水平上組裝成無心結構的思路，成功合成了由單一四面體構筑的納米孔道框架硫屬化合物Li[Cs2LiCl][Ga3S6]。該化合物中GaS4四面體結構單元的有序堆積獲得了大的NLO系數(0.7倍AgGaS2)，而穿插在納米孔道中的堿金屬鹵化物客體使該化合物具有硫屬NLO材料中寬的光學帶隙(4.18 eV)，表現出高的激光損傷閾值(4.1倍AgGaS2)。同時，該化合物具有較寬的紅外透過范圍及相位匹配，是優秀的紅外NLO備選材料。相關研究工作以Li[LiCs2Cl][Ga3S6]: A Nanoporous Framework of GaS4 Tetrahedra with Excellent Nonlinear Optical Performance 為題，作為正封面文章發表在Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 4856–4859. DOI: 10.1002/anie.201912416，副研究員劉彬文為該論文第一作者，副研究員姜小明和研究員郭國聰為通訊作者。
 

　　此前，該研究團隊在2001年首先提出“功能基元(functional motif)”的學術思想(Progress In Chemistry, 2001, 13, 151)；設計了新的紅外NLO功能基元(Chem. Mater. 2017, 29, 9200)；突破了大NLO系數和高激光損傷閾值難兼得的瓶頸(Chem. Sci. 2016, 7, 6273)；通過多種結構設計策略獲得了多種高性能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)。