Kızılötesi doğrusal olmayan optik kristaller (NLOC'ler), lazer frekans dönüşümü için anahtar cihazlar olarak, tüm katı hal lazerlerinde önemli uygulamalara sahiptir. Mevcut ticari IR doğrusal olmayan optik kristaller esas olarak AgGaS2 (AGS), AgGaSe2 ve ZnGeP2 (ZGP) gibi tetrahedral gruplardan oluşan kalkopirit tipi bileşikleri içerir. Bununla birlikte, ilgili içsel performans kusurları nedeniyle, bu malzemeler artık mevcut kızılötesi lazer teknolojisi gelişiminin taleplerini tam olarak karşılayamamaktadır. Bu nedenle, mevcut malzeme özelliklerinin sınırlamalarını aşmak ve yeni yapılara sahip yeni yüksek performanslı kızılötesi doğrusal olmayan optik malzemeler elde etmek için yeni motiflere veya yeni stratejilere dayalı yeni kızılötesi doğrusal olmayan optik malzemelerin tasarımına acil bir ihtiyaç vardır.
Çin Bilimler Akademisi, Sincan Fiziksel ve Kimyasal Teknoloji Enstitüsü'nün Kristal Malzeme Araştırma Merkezi, yeni optoelektronik fonksiyonel kristallerin araştırılmasına adanmıştır. Önceki çalışmalar, cıvanın, yüksek düzeyde polarize Hg2+ iyonlarının oluşumuna olanak tanıyan benzersiz bir elektronik konfigürasyona sahip olduğunu ve bunun sonucunda önemli bir doğrusal olmayan optik tepkiye yol açtığını göstermiştir. Bu arada Hg bol miktarda koordinasyon formuna sahiptir ve kükürt elementleriyle bağlanma sürecinde doğrusal [HgSe2], düzlemsel [HgSe3] ve üçgen-konik [HgQ4] (Q=S, Se) doğrusal olmayan aktif radikaller oluşturabilir. Bowling'in beşinci kuralının (tasarruf kuralı) sınırlaması nedeniyle, önceden sentezlenmiş Hg bazlı kükürt bileşiklerinin çoğu yalnızca tek bir doğrusal olmayan reaktif motif içerir ve [HgQ4] tetrahedradan oluşan bileşikler baskındır, bu da kimyasal ve yapısal özellikleri sınırlar. Hg bazlı bileşiklerin çeşitliliği. Önceki araştırmalara dayanarak, Çin Bilimler Akademisi, Sincan Fizik ve Kimya Enstitüsü Kristal Malzeme Araştırma Merkezi'nde araştırmacı Pan Shilie ve araştırmacı Li Junjie liderliğindeki araştırma ekibi, "üçü bir arada" bir tasarım stratejisi önerdi. Hg bazlı kükürt bileşikleri sistemi, yani "tasarruf" sınırlamasını kırmak amacıyla ［HgQn] (n=2, 3, 4) gruplarının üç tür doğrusal olmayan aktif ancak farklı polarize edilebilirlik anizotropileri kuralı"nı tek bir bileşikte oluşturdu ve aynı anda [HgSe2], [HgSe3] ve [HgSe4] içeren ilk cıva bazlı kızılötesi doğrusal olmayan optik malzeme Hg7P2Se12'yi (HPSe) sentezledi. Bileşik, iki mikrometrelik bir ışık kaynağı altında büyük bir ikinci dereceden oktav tepkisi (∼1 × AGS) sergiler ve kristal, geniş bir kızılötesi kesme noktasına (∼22,8 μm) ve yüksek bir lazer hasar eşiğine (∼2 × AGS) sahiptir. "Korunma kuralını" bozmanın ve grup çeşitliliğini arttırmanın etkili bir tasarım stratejisi olduğunu öne sürüyor. Bu, "tasarruf kuralını" kırmanın ve grup çeşitliliğini arttırmanın, yeni yapıya ve mükemmel performansa sahip yeni kızılötesi doğrusal olmayan optik malzemelerin tasarlanması için etkili bir strateji olduğunu göstermektedir. Bu sonuç, araştırmacılara mükemmel kapsamlı performansa sahip daha fazla yeni kızılötesi doğrusal olmayan optik malzemeleri keşfetme konusunda ilham verecektir.
Araştırma sonuçları, Xinjiang Fizik ve Kimyasal Teknoloji Enstitüsü'nün (XICT) tek tamamlama birimi, Shiliu Pan ve Junjie Li'nin ilgili yazarlar ve doktora sonrası araştırmacı Yu Chu ve doktora öğrencisi olduğu Wiley tarafından Advanced Functional Materials dergisinde tam metin olarak yayınlandı. Hongshan Wang ortak ilk yazarlar olarak. Araştırma çalışması Çin Bilimler Akademisi Yetenek Programı, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı ve Sincan Özerk Bölgesi Doğa Bilimleri Vakfı tarafından finanse edildi.
Şekil 1 HPSe kristallerinin yapısı ve optik özellikleri. (a) HPSe tek kristallerinin XRD desenleri (eklenen şekil HPSe'nin optik fotoğrafıdır); (b)?HPSe, AGS ve ZGP tek kristallerinin IR iletim modelleri (eklenen şekil HPSe, AGS ve ZGP'nin optik fotoğrafıdır); (c) HPSe numunelerinin toz ikiye katlama etkisi; (d) HPSe tek kristallerinin UV iletim spektrumları; ve (e) tipik selenit IR doğrusal olmayan Optik malzemelerin optik iletim aralığının istatistiksel analizi. burada mavi renk yüksek geçirgenlik bölgesini temsil eder.
