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吴立明老师与陈玲老师Materials Today Physics论文介绍

发布时间: 2023-02-04  浏览次数:



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溶液浓度驱动的同质异晶机制二阶非线性光学活性β-Cd(NH4)2(PO3F)2·2H2O中的偶极作用消除

 

随着科技的进步和现代仪器发展的需,利用二次谐波产生相干光的非线性光学晶体在半导体光刻、精密制造和超快光谱学等领域发挥着重要作用。能产生二次谐波的晶体必须具备非中心对称的晶体结构。然绝大多数无机化合物(79%是中心对称结构因此,设计合成非心结构的二阶非线性光学材料是该领域的重要挑战和研究前沿前期研究表明,物质如果希望表现强二阶非线性光学性质微观结构构筑基元一般需要具有较大的超极化率大超极化率往往容易使得结构基元之间产生的偶极-偶极相互作用,进而诱发中心对称陷阱,形成晶体学对称中心非线性光学材料如何既能保持较大的超极化率,又能消除中心对称陷阱,既是挑战,又充满乐趣

本研究工作中永利欢乐娱人城永利欢乐娱人城吴立明教授和陈玲教授团队发现了罕见溶液浓度驱动异构化结晶现象。他们发现深紫外区透明αβCd(NH4)2(PO3F)2·2H2OCdNPF新化合物为同质异构体,其晶体结构分别是中心对称的单斜P21/nα-CdNPF非中心对称正交Cmc21β-CdNPF探究浓度如何驱动同质异构的机制他们将1:2的化学计量比的CdI2(NH4)2PO3F配成浓度分别为0.15 mol/L (M) 0.20 M(以CdI2计)的溶液,然后利用等量的丙酮进行扩散法生长单晶体。紫外可见吸收光谱证实了在高CdI2浓度溶液中,Cd2+与更多的[PO3F]2-配位并以反式-[Cd(H2O)2(PO3F)4]多面体形式结晶于β-CdNPF;而CdI2浓度溶液中,面式-[Cd(H2O)3(PO3F)3]多面体形式结晶于α-CdNPF由于β反式构筑单元偶极矩小1.06 D vs. 1.60 D,成功消除了[CdO6]八面体构筑单元之间强烈的反平行偶极-偶极相互作用,实现了从中心对称α到非中心对称的β的异构化转变此外他们还发现:αβ正是由于[CdO6]八面体[PO3F]2-配体数从3增加到4的微小差异,不仅使得发生费米能级附近的Cd2+4d10 → 4d95s1荧光产生轻微红移β: 437 vs. α: 431 nm而且使能隙小( β: 4.01 eV vs. α: 4.05 eV结合理论研究,他们揭示由于[PO3F]2-的配体场强度弱于H2O分子,β相中Cd2+5s轨道能级较低,因此造成荧光红移,能隙减小βCdNPF是首例非中心对称的单氟磷酸镉盐,具有较强倍频强度0.78 × KDP@1064 nm吸收截止边λcutoff < 200 nm激光损伤阈值高达1.48 × KDP有望成为潜在的深紫外非线性光学晶体材料。该研究所揭示得溶液浓度驱动的异构化结晶机制,为更多非线性光学晶体的设计和探索提供了一种非常规的新颖思路。

该工作近期Materials Today Physics杂志接收发表Isomeric Cd(NH4)2(PO3F)2·2H2O: solution concentration-driven elimination of antiparallel dipole-dipole interaction generating an SHG β phasehttps://doi.org/10.1016/j.mtphys.2023.100999Materials Today Physics是材料科学类著名杂志Materials Today的重要子刊,当前影响因子11.021永利欢乐娱人城、珠海先进材料研究中心为该工作完成单位,通讯作者为吴立明教授和陈玲教授,第一作者为博士生杨昕睿。该研究得到国家自然科学基金重大项目、面上项目、北师大高层次引进人才基金、永利欢乐娱人城、永利欢乐娱人城珠海自然高等研究院、北京市重点实验室、北京市自然科学基金等资金的大力资助,特此感谢


 
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