Els cristalls òptics no lineals infrarojos (NLOC), com a dispositius clau per a la conversió de freqüència làser, tenen aplicacions importants en làsers d'estat sòlid. Els cristalls òptics no lineals IR comercials actuals inclouen principalment compostos de tipus calcopirita compostos per grups tetraèdrics, com AgGaS2 (AGS), AgGaSe2 i ZnGeP2 (ZGP). Tanmateix, a causa dels seus respectius defectes de rendiment intrínsecs, aquests materials ja no poden satisfer completament les demandes del desenvolupament actual de la tecnologia làser infraroja. Per tant, hi ha una necessitat urgent de dissenyar nous materials òptics no lineals infrarojos basats en nous motius o noves estratègies per trencar amb les limitacions de les propietats dels materials existents i obtenir nous materials òptics no lineals infrarojos d'alt rendiment amb noves estructures.
El Centre de Recerca de Materials de Cristall de l'Institut de Tecnologia Física i Química de Xinjiang, Acadèmia Xinesa de Ciències, s'ha dedicat a la recerca de nous cristalls funcionals optoelectrònics. Estudis anteriors han demostrat que el mercuri té una configuració electrònica única, que afavoreix la formació d'ions Hg2+ altament polaritzats, donant lloc a una resposta òptica no lineal significativa. Mentrestant, Hg té formes de coordinació abundants i pot formar radicals lineals [HgSe2], planars [HgSe3] i triangular-cònics [HgQ4] (Q=S, Se) no linealment actius en el procés d'unió amb elements de sofre. A causa de la limitació de la cinquena regla de Bowling (regla d'estalvi), la majoria dels compostos de sofre basats en Hg presintetitzats contenen només un únic motiu reactiu no lineal, i els compostos compostos per [HgQ4] tetraedres són predominants, la qual cosa limita els efectes químics i estructurals. diversitat de compostos basats en Hg. Sobre la base d'investigacions anteriors, l'equip de recerca dirigit per l'investigador Pan Shilie i l'investigador Li Junjie del Centre de Recerca de Materials de Cristall de l'Institut de Física i Química de Xinjiang, Acadèmia Xinesa de Ciències, va proposar una estratègia de disseny "tres en un" en el sistema de compostos de sofre basats en Hg, és a dir, tres tipus d'anisotropies de polarització no linealment actives però diferents de grups ［HgQn] (n=2, 3, 4) en un intent de trencar la limitació del "estalvi". regla" en un sol compost i va sintetitzar el primer material òptic no lineal infraroig basat en mercuri Hg7P2Se12 (HPSe), que conté [HgSe2], [HgSe3] i [HgSe4] alhora. El compost presenta una gran resposta d'octava de segon ordre (∼1 × AGS) sota una font de llum de dos micròmetres, i el cristall té un ampli tall infrarojo (∼22,8 μm) i un alt llindar de dany làser (∼2 × AGS), suggerint que trencar la "regla de conservació" i augmentar la diversitat de grups és una estratègia efectiva per al disseny. Això suggereix que trencar la "regla de l'estalvi" i augmentar la diversitat de grups és una estratègia eficaç per dissenyar nous materials òptics no lineals infrarojos amb una estructura nova i un rendiment excel·lent. Aquest resultat inspirarà els investigadors a explorar més materials òptics no lineals infrarojos amb un rendiment integral excel·lent.
Els resultats de la investigació es van publicar en text complet a Advanced Functional Materials per Wiley, amb l'Institut de Física i Tecnologia Química de Xinjiang (XICT) com a única unitat de finalització, Shiliu Pan i Junjie Li com a autors corresponents, i el company postdoctoral Yu Chu i estudiant de doctorat. Hongshan Wang com a co-primers autors. El treball de recerca va ser finançat pel Programa de Talent de l'Acadèmia Xinesa de Ciències, la Fundació Nacional de Ciències Naturals de la Xina i la Fundació de Ciències Naturals de la Regió Autònoma de Xinjiang.
Figura 1 Estructura i propietats òptiques dels cristalls HPSe. (a) Patrons XRD de cristalls simples d'HPSe (la figura inserida és una foto òptica d'HPSe); (b)? Patrons de transmissió IR de cristalls simples HPSe, AGS i ZGP (la figura inserida és una foto òptica de HPSe, AGS i ZGP); (c) efecte de duplicació de la pols de les mostres d'HPSe; (d) Espectres de transmissió UV de cristalls simples HPSe; i (e) típica IR de seleniur no lineal Anàlisi estadística del rang de transmissió òptica dels materials òptics. on el color blau representa la regió d'alta transmitància.
