Infrasarkanajiem nelineārajiem optiskajiem kristāliem (NLOC), kas ir galvenās ierīces lāzera frekvences pārveidošanai, ir svarīgi pielietojumi visu cietvielu lāzeros. Pašreizējie komerciālie IR nelineārie optiskie kristāli galvenokārt ietver halkopirīta tipa savienojumus, kas sastāv no tetraedriskām grupām, piemēram, AgGaS2 (AGS), AgGaSe2 un ZnGeP2 (ZGP). Tomēr to attiecīgo raksturīgo veiktspējas defektu dēļ šie materiāli vairs nevar pilnībā apmierināt pašreizējās infrasarkanās lāzera tehnoloģijas attīstības prasības. Tāpēc ir steidzami jāizstrādā jauni infrasarkano staru nelineāri optiskie materiāli, kuru pamatā ir jauni motīvi vai jaunas stratēģijas, lai pārvarētu esošo materiālu īpašību ierobežojumus un iegūtu jaunus augstas veiktspējas infrasarkanos nelineāros optiskos materiālus ar jaunām struktūrām.
Ķīnas Zinātņu akadēmijas Sjiņdzjanas Fizikālās un ķīmiskās tehnoloģijas institūta Kristālu materiālu pētniecības centrs ir veltīts jaunu optoelektronisko funkcionālo kristālu izpētei. Iepriekšējie pētījumi ir parādījuši, ka dzīvsudrabam ir unikāla elektroniskā konfigurācija, kas veicina ļoti polarizētu Hg2+ jonu veidošanos, kā rezultātā rodas ievērojama nelineāra optiskā reakcija. Tikmēr Hg ir bagātīgas koordinācijas formas un savienošanās procesā ar sēra elementiem var veidot lineārus [HgSe2], plakanus [HgSe3] un trīsstūrkoniskus [HgQ4] (Q=S, Se) nelineāri aktīvus radikāļus. Boulinga piektā noteikuma (taupīšanas noteikuma) ierobežojuma dēļ lielākā daļa no iepriekš sintezētajiem sēra savienojumiem, kuru pamatā ir Hg, satur tikai vienu nelineāru reaktīvu motīvu, un dominē savienojumi, kas sastāv no [HgQ4] tetraedriem, kas ierobežo ķīmisko un strukturālo. Hg bāzes savienojumu daudzveidība. Pamatojoties uz iepriekšējiem pētījumiem, pētnieka Pana Šilija un Ķīnas Zinātņu akadēmijas Ķīnas Zinātņu akadēmijas Sjiņdzjanas Fizikas un ķīmijas institūta Kristālu materiālu pētniecības centra pētnieka Li Junjie vadītā pētniecības grupa ierosināja "trīs vienā" dizaina stratēģiju. sēra savienojumu sistēma uz Hg bāzes, ti, trīs veidu nelineāri aktīvas, bet atšķirīgas ［HgQn] (n=2, 3, 4) grupu polarizējamības anizotropijas, mēģinot pārkāpt "taupīšanas" ierobežojumu. noteikums" vienā savienojumā un sintezēja pirmo uz dzīvsudrabu balstīto infrasarkano nelineāro optisko materiālu Hg7P2Se12 (HPSe), kas vienlaikus satur [HgSe2], [HgSe3] un [HgSe4]. Savienojumam ir liela otrās kārtas oktāvas reakcija (∼ 1 × AGS) zem divu mikrometru gaismas avota, un kristālam ir plašs infrasarkanais nogrieznis (∼ 22,8 μm) un augsts lāzera bojājuma slieksnis (∼ 2 × AGS), liek domāt, ka "saglabāšanas noteikuma" pārkāpšana un grupu daudzveidības palielināšana ir efektīva dizaina stratēģija. Tas liek domāt, ka "taupīšanas noteikuma" pārkāpšana un grupu daudzveidības palielināšana ir efektīva stratēģija jaunu infrasarkano nelineāru optisko materiālu izstrādei ar jaunu struktūru un izcilu veiktspēju. Šis rezultāts iedvesmos pētniekus izpētīt vairāk jaunu infrasarkano nelineāro optisko materiālu ar izcilu visaptverošu veiktspēju.
Pētījuma rezultātus pilnā tekstā publicēja Wiley izdevumā Advanced Functional Materials, kur vienīgā pabeigšanas vienība bija Sjiņdzjanas Fizikas un ķīmiskās tehnoloģijas institūts (XICT), attiecīgie autori ir Shiliu Pan un Junjie Li, kā arī pēcdoktorantūra Ju Chu un doktorants. Hongshan Wang kā līdzautori. Pētniecisko darbu finansēja Ķīnas Zinātņu akadēmijas talantu programma, Ķīnas Nacionālais dabaszinātņu fonds un Sjiņdzjanas autonomā reģiona Dabaszinātņu fonds.
1. attēls HPSe kristālu struktūra un optiskās īpašības. a) HPSe monokristālu XRD modeļi (ievietotais attēls ir HPSe optiskais fotoattēls); (b) HPSe, AGS un ZGP monokristālu IR pārraides modeļi (ievietotais attēls ir HPSe, AGS un ZGP optiskais fotoattēls); c) HPSe paraugu pulvera dubultošanas efekts; d) HPSe monokristālu UV caurlaidības spektri; un e) tipiska selenīda IR nelineāra optisko materiālu optiskās pārraides diapazona statistiskā analīze. kur zilā krāsa apzīmē augstas caurlaidības reģionu.
