Infracrveni nelinearni optički kristali (NLOC), kao ključni uređaji za lasersku pretvorbu frekvencije, imaju važnu primjenu u laserima u potpunom stanju. Trenutačni komercijalni IR nelinearni optički kristali uglavnom uključuju spojeve tipa kalkopirita sastavljene od tetraedarskih skupina, kao što su AgGaS2 (AGS), AgGaSe2 i ZnGeP2 (ZGP). Međutim, zbog svojih intrinzičnih nedostataka u radu, ovi materijali više ne mogu u potpunosti zadovoljiti zahtjeve trenutnog razvoja infracrvene laserske tehnologije. Stoga postoji hitna potreba za dizajnom novih infracrvenih nelinearnih optičkih materijala temeljenih na novim motivima ili novim strategijama za probijanje ograničenja postojećih svojstava materijala i dobivanje novih infracrvenih nelinearnih optičkih materijala visokih performansi s novim strukturama.
Istraživački centar za kristalne materijale Instituta za fizičku i kemijsku tehnologiju Xinjiang Kineske akademije znanosti posvećen je istraživanju novih optoelektroničkih funkcionalnih kristala. Prethodne studije pokazale su da živa ima jedinstvenu elektroničku konfiguraciju, koja pogoduje stvaranju visoko polariziranih iona Hg2+, što rezultira značajnim nelinearnim optičkim odgovorom. U međuvremenu, Hg ima obilne koordinacijske oblike i može formirati linearne [HgSe2], planarne [HgSe3] i trokutasto-stožaste [HgQ4] (Q=S, Se) nelinearno aktivne radikale u procesu vezivanja s elementima sumpora. Zbog ograničenja Bowlingovog petog pravila (pravilo štednje), većina prethodno sintetiziranih sumpornih spojeva na bazi Hg sadrži samo jedan nelinearni reaktivni motiv, a prevladavaju spojevi sastavljeni od [HgQ4] tetraedra, što ograničava kemijske i strukturne raznolikost spojeva na bazi Hg. Na temelju prethodnih istraživanja, istraživački tim predvođen istraživačem Panom Shilieom i istraživačem Li Junjieom u Istraživačkom centru za kristalne materijale Instituta za fiziku i kemiju Xinjiang Kineske akademije znanosti, predložio je strategiju dizajna "tri u jednom" u sustav spojeva sumpora na bazi Hg, tj. tri vrste nelinearno aktivnih, ali različitih anizotropija polarizabilnosti ［HgQn] (n=2, 3, 4) skupina u pokušaju razbijanja ograničenja "štednje pravilo" u jednom spoju i sintetizirao prvi infracrveni nelinearni optički materijal na bazi žive Hg7P2Se12 (HPSe), koji istovremeno sadrži [HgSe2], [HgSe3] i [HgSe4]. Spoj pokazuje veliki oktavni odziv drugog reda (~1 × AGS) pod izvorom svjetlosti od dva mikrometra, a kristal ima široku infracrvenu granicu (~22,8 μm) i visok prag laserskog oštećenja (~2 × AGS), sugerirajući da je kršenje "pravila očuvanja" i povećanje raznolikosti grupa učinkovita strategija za dizajn. Ovo sugerira da je kršenje "pravila štednje" i povećanje raznolikosti grupa učinkovita strategija za dizajniranje novih infracrvenih nelinearnih optičkih materijala s novom strukturom i izvrsnim performansama. Ovaj rezultat će nadahnuti istraživače da istraže više novih infracrvenih nelinearnih optičkih materijala s izvrsnim sveobuhvatnim performansama.
Rezultati istraživanja objavljeni su u cijelosti u časopisu Advanced Functional Materials od strane Wileya, s Institutom za fiziku i kemijsku tehnologiju Xinjiang (XICT) kao jedinom dovršenom jedinicom, Shiliu Pan i Junjie Li kao odgovarajućim autorima, te postdoktorandom Yu Chuom i doktorandom Hongshan Wang kao prvi suautori. Istraživački rad financirali su Program za talente Kineske akademije znanosti, Nacionalna zaklada za prirodne znanosti Kine i Zaklada za prirodne znanosti autonomne regije Xinjiang.
Slika 1 Struktura i optička svojstva HPSe kristala. (a) XRD uzorci monokristala HPSe (umetnuta slika je optička fotografija HPSe); (b)?Uzorci prijenosa IR monokristala HPSe, AGS i ZGP (umetnuta slika je optička fotografija HPSe, AGS i ZGP); (c) učinak udvostručavanja praha uzoraka HPSe; (d) spektri UV transmisije monokristala HPSe; i (e) tipična selenidna IR nelinearna statistička analiza opsega optičkog prijenosa optičkih materijala. gdje plava boja predstavlja područje visoke propusnosti.
