非線性光學材料結構設計研究獲突破

　探索新型中遠紅外非線性光學材料是非線性光學研究中的一個重要的前沿和熱點方向。傳統的中遠紅外非線性光學材料主要是金屬磷屬化合物、金屬硫屬化合物、金屬鹵化物等，而且非線性光學材料以提高復雜陰離子基團的非線性極化率為主要結構設計思路，如陰離子基團理論。

　　在973計劃項目、國家自然科學基金重大研究計劃項目和中科院重要方向項目的支持下，福建物質結構研究所結構化學國家重點實驗室郭國聰研究員領導的課題組率先采用以共同提高復雜陽離子基團和復雜陰離子基團的非線性極化率為結構設計的創新思路，采用超分子化學和晶體工程的策略可控組裝復雜陰、陽離子基團，促使復雜陰、陽離子基團的非線性極化率采取正向平行排列方式，達到最佳非線性光學性能。

　　采用該創新思路，課題組選擇在中遠紅外區沒有吸收的金屬-磷屬鍵和金屬-鹵族鍵共同構筑二例中遠紅外區透過的、具有無心結構的金屬磷鹵無機超分子化合物(Hg6P3)(In2Cl9)和(Hg8As4)(Bi3Cl13)，其晶體結構由具有較大極化率的復雜陰、陽離子基團通過弱的超分子相互作用力構成。粉末法測試表明，它們與典型的AgGaS2材料具有相當的二倍頻非線性光學系數且在 2.1μm下相位匹配。理論計算研究表明，復雜陰、陽離子基團都對晶體整體的非線性效應有較大的貢獻，而不像大多數傳統非線性光學材料中陰離子基團占主要貢獻。

　　本研究結果表明，無機超分子化合物是一種潛在的中遠紅外非線性光學材料，通過同時引入極化率大的復雜陰、陽離子基團并通過超分子化學和晶體工程控制組裝其極化方向在晶體中的擇優取向排列，將會得到新型的性能優異的中遠紅外非線性光學材料，從而為非線性光學材料的結構設計提供新思路。

　　該研究結果發表在《美國化學會志》(J. Am. Chem. Soc.)(2011, 133, 3410-3418)上。(來源：中科院福建物質結構研究所)