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福建物构所硼酸盐二阶非线性光学晶体设计与合成研究获进展

导读: 硼酸盐晶体在二阶非线性光学晶体材料中占有非常重要的地位。根据阴离子基团理论,在硼酸盐晶体中具有共轭π电子体系的平面三角形BO33-基团比BO4四面体具有更大的极化率。

  硼酸盐晶体在二阶非线性光学晶体材料中占有非常重要的地位。根据阴离子基团理论,在硼酸盐晶体中具有共轭π电子体系的平面三角形BO33-基团比BO4四面体具有更大的极化率。最近研究表明,与BO33-基团等电子的硝酸根或碳酸根具有与BO33-基团相同的几何构型,它们也是非常重要的非线性活性基团。提高化合物中平面三角形结构基元的密度并使得它们在三维结构中平行排列,通过这些基团的协同极化作用可以提高化合物的二阶非线性光学系数。

  在国家基金委重点和面上项目的资助下,中国科学院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室研究员毛江高领导的课题组提出将硼酸根与硝酸根两种平面三角形结构基元复合到同一化合物中的设计思路。在温和水热条件下,该课题组得到了首列极性结构的铅硼酸-硝酸盐Pb2(BO3)(NO3)(空间群P63mc),结构中铅离子与硼酸根连接成蜂窝型[Pb2(BO3)]∞层,没有参与配位的硝酸根位于层之间,所有硼酸根与硝酸根都平行排列,由于共轭π电子和铅离子(II)孤对电子的协同极化作用,Pb2(BO3)(NO3)表现出9倍KDP的二阶非线性光学效应。理论计算表明PbO3、BO3和NO3基团对d32的贡献百分比分别为41.4%、13.0%和41.2%,相关研究结果发表在Angew.Chem.Int.Ed.(2015,54(12),3679-3682)上,为今后新型硼酸盐二阶非线性光学晶体材料的设计提供了一条新的方法。

  此外,由于该课题组在金属碘酸盐非线性光学晶体研究领域所做的系统研究工作,应邀在国际期刊《配位化学评论》上发表综述研究论文,系统介绍该课题组的相关研究工作(Coord.Chem.Rev.2015,288,1-17)。

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