中科院物構(gòu)所碘酸鹽二階非線性光學(xué)晶體的設(shè)計(jì)與合成獲進(jìn)展

二階非線性光學(xué)材料廣泛應(yīng)用于激光及光通訊領(lǐng)域，而金屬碘酸鹽晶體因具有較強(qiáng)的倍頻效應(yīng)、較寬的透過波段、較高的熱穩(wěn)定性和光學(xué)損傷閾值，在二階非線性光學(xué)晶體材料領(lǐng)域占有非常重要的地位。設(shè)計(jì)二階非線性光學(xué)材料的關(guān)鍵是如何誘導(dǎo)無心結(jié)構(gòu)的形成及如何增加化合物的極化率。

中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所結(jié)構(gòu)化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室毛江高研究員領(lǐng)導(dǎo)的課題組在國(guó)家杰出青年基金和國(guó)家基金重點(diǎn)項(xiàng)目的資助下，提出將碘酸根與d0電子構(gòu)型過渡金屬的畸變八面體如VO6、NbO6等兩種不對(duì)稱無機(jī)結(jié)構(gòu)基元復(fù)合到同一化合物中的思路，利用兩種不對(duì)稱構(gòu)筑基元極化作用的疊加來增大獲得非中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)的幾率并提高其光學(xué)性能。

在這一學(xué)術(shù)思想指導(dǎo)下，該課題組得到了系列穩(wěn)定性高、二階非線性光學(xué)性能高于目前廣泛應(yīng)用的KDP（KH2PO4）或KTP（KTiOPO4）的新型無機(jī)碘酸鹽二階非線性光學(xué)晶體，其中K（VO）2O2（IO3）3表現(xiàn)出非常高的倍頻效應(yīng)，在2.05微米激光下為KTP的3.6倍，而且是相位匹配的，同時(shí)具有較高的熱穩(wěn)定性（335 °C）、寬的透過波段和優(yōu)良的晶體生長(zhǎng)習(xí)性，因此該化合物是一種具有潛在應(yīng)用價(jià)值的二階非線性光學(xué)晶體材料。

相關(guān)研究結(jié)果以全文形式發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》上（J. Am. Chem. Soc.，2011，133，5561-5573）。

該課題組此前還得到了層狀結(jié)構(gòu)的NaVO2（IO3）2（H2O），其粉末倍頻系數(shù)高達(dá)KDP的20倍而且是相位匹配的，熱穩(wěn)定性達(dá)220 ºC（Chem. Mater.，2010, 22, 1545–1550），目前已生長(zhǎng)出其厘米級(jí)的大晶體。利用d0電子構(gòu)型的Nb5+與碘酸根的復(fù)合合成了BaNbO（IO3）5，其粉末倍頻系數(shù)約為KDP的14倍，而且是相位匹配的，熱穩(wěn)定性高達(dá)420 ºC（J. Am. Chem. Soc. 2009，131，9486-9487）。

中科院物構(gòu)所碘酸鹽二階非線性光學(xué)晶體的設(shè)計(jì)與合成獲進(jìn)展