Infracrveni nelinearni optički kristali (NLOCs), kao ključni uređaji za lasersku konverziju frekvencije, imaju važnu primjenu u potpuno čvrstim laserima. Trenutni komercijalni IR nelinearni optički kristali uglavnom uključuju jedinjenja tipa halkopirit sastavljena od tetraedarskih grupa, kao što su AgGaS2 (AGS), AgGaSe2 i ZnGeP2 (ZGP). Međutim, zbog njihovih pojedinačnih nedostataka u performansama, ovi materijali više ne mogu u potpunosti zadovoljiti zahtjeve trenutnog razvoja infracrvene laserske tehnologije. Stoga postoji hitna potreba za dizajnom novih infracrvenih nelinearnih optičkih materijala zasnovanih na novim motivima ili novim strategijama kako bi se probila ograničenja postojećih svojstava materijala i dobili novi infracrveni nelinearni optički materijali visokih performansi s novom strukturom.
Centar za istraživanje kristalnih materijala Instituta za fizičku i hemijsku tehnologiju Xinjiang Kineske akademije nauka posvećen je istraživanju novih optoelektronskih funkcionalnih kristala. Prethodne studije su pokazale da živa ima jedinstvenu elektronsku konfiguraciju, koja je pogodna za formiranje visoko polariziranih Hg2+ jona, što rezultira značajnim nelinearnim optičkim odgovorom. U međuvremenu, Hg ima obilje koordinacionih oblika i može formirati linearne [HgSe2], planarne [HgSe3] i trouglasto-konične [HgQ4] (Q=S, Se) nelinearno aktivne radikale u procesu vezivanja sa sumpornim elementima. Zbog ograničenja Bowlingovog petog pravila (pravilo uštede), većina prethodno sintetiziranih jedinjenja sumpora na bazi Hg sadrži samo jedan nelinearni reaktivni motiv, a jedinjenja sastavljena od [HgQ4] tetraedara su dominantna, što ograničava hemijsku i strukturnu raznolikost jedinjenja na bazi Hg. Na osnovu prethodnih istraživanja, istraživački tim predvođen istraživačem Pan Shiliejem i istraživačem Li Junjieom u Centru za istraživanje kristalnih materijala Instituta za fiziku i hemiju Xinjiang Kineske akademije nauka, predložio je strategiju dizajna "tri u jedan" u sistem sumpornih jedinjenja na bazi Hg, tj. tri vrste nelinearno aktivnih, ali različitih anizotropija polarizabilnosti ［HgQn] (n=2, 3, 4) grupa u pokušaju da se razbije ograničenje "štedenja pravilo" u jednom jedinjenju, i sintetizirao prvi infracrveni nelinearni optički materijal Hg7P2Se12 (HPSe) na bazi žive koji istovremeno sadrži [HgSe2], [HgSe3] i [HgSe4]. Jedinjenje pokazuje veliki oktavni odziv drugog reda (∼1 × AGS) pod izvorom svjetlosti od dva mikrometra, a kristal ima široku infracrvenu granicu (∼22,8 μm) i visok prag laserskog oštećenja (∼2 × AGS), sugerirajući da je kršenje "pravila očuvanja" i povećanje raznolikosti grupa efikasna strategija za dizajn. Ovo sugeriše da je kršenje „pravila uštede“ i povećanje raznolikosti grupa efikasna strategija za projektovanje novih infracrvenih nelinearnih optičkih materijala sa novom strukturom i odličnim performansama. Ovaj rezultat će inspirisati istraživače da istraže više novih infracrvenih nelinearnih optičkih materijala sa odličnim sveobuhvatnim performansama.
Rezultati istraživanja objavljeni su u punom tekstu u Advanced Functional Materials od Wileyja, sa Institutom za fiziku i hemijsku tehnologiju Xinjiang (XICT) kao jedinim završetkom, Shiliu Pan i Junjie Li kao odgovarajućim autorima, te postdoktorandom Yu Chuom i doktorandom Hongshan Wang kao koautori. Istraživački rad je finansiran od strane Programa za talente Kineske akademije nauka, Nacionalne fondacije za prirodne nauke Kine i Fondacije za prirodne nauke autonomne regije Xinjiang.
Slika 1. Struktura i optička svojstva HPSe kristala. (a) XRD uzorci monokristala HPSe (umetnuta slika je optička fotografija HPSe); (b)? Obrazci prenosa IR monokristala HPSe, AGS i ZGP (umetnuta slika je optička fotografija HPSe, AGS i ZGP); (c) efekat dupliranja praha HPSe uzoraka; (d) UV spektri transmisije monokristala HPSe; i (e) tipična selenidna IR nelinearna Statistička analiza opsega optičkog prenosa optičkih materijala. pri čemu plava boja predstavlja područje visoke propusnosti.
