Ba2NaClP2O7:对称性破缺诱导相位匹配

深紫外（波长<200 nm）非线性光学材料是近年来科学研究和实际应用探索的重点之一。自吴立明课题组，陈玲课题组2014年报道首例磷酸盐深紫外二阶非线性光学化合物Ba₃P₃O₁₀X（X = Cl，Br）以来，（J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 480–487），磷酸盐体系成为深紫外非线性光学材料研究的一个热点。新一代深紫外非线性光学材料研究难度大，挑战强，其难点来源于该类材料对结构性能的苛刻要求，即如何将非中心对称性，大二阶非线性光学响应，深紫外区域透明，相位匹配性，和大的激光损失阈值等多个性质同时融合在同一个结构中，这对物质宏观光学性质与微观结构关系的深入理解提出了更高的要求。

基于长期工作的基础，永利欢乐娱人城吴立明课题组，陈玲课题组采用固相合成方法获得新颖Ba₂NaClP₂O₇晶体材料，为首例能实现相位匹配的钡钛硅石（Ba₂TiOSi₂O₇）结构。该材料表现出优异的非线性光学性质：透明域达到深紫外区，吸收边小于176 nm；较大的二阶倍频效应，约为KDP的0.9–1.3倍；大的激光损伤阈值，约为KDP的1.4倍。更有趣的是，钡钛硅石结构材料通常为典型的小双折射率材料，而Ba₂NaClP₂O₇在保持该结构下仍然能实现激光相位匹配行为。结合理论计算和晶体结构分析研究他们发现，其实现相位匹配的机理是由于：[P₂O₇]^4– 基团中桥氧的无序分布破坏了晶体微观对称性，进一步诱导了其能带简并能级的分裂，从而使得材料折射率n_x的增加和n_y的减小，最终导致晶体的双折射率Δn从0.003扩大到0.017，进入磷酸盐能实现相位匹配（PM）的双折射率范围。该研究首次发现晶体结构无序性导致材料相位匹配的现象，并阐明其中微观机制。这一发现为实现材料双折射率调控开辟了新的道路。该研究工作近期被J. Am. Chem. Soc. 接收发表（http://dx.doi.org/10.1021/jacs.8b10209），永利欢乐娱人城为唯一单位。永利欢乐娱人城硕士生陈洁为论文第一作者，永利欢乐娱人城博士生熊琳，作为第二作者，完成相关理论计算工作。该研究得到国家自然科学基金资助，特此感谢。