福建物構(gòu)所鍺（硅）酸鹽倍頻晶體設(shè)計與合成獲進(jìn)展

　　金屬鍺酸鹽通常作為閃爍晶體(BGO)和毫米器件被報道。將Ge、Si引入到硼酸鹽中，無機(jī)材料學(xué)家們獲得了一系列硼鍺、硼硅酸鹽非線性光學(xué)晶體材料。研究人員發(fā)現(xiàn)很多含孤對電子（Pb2+、Bi3+等）的非心鍺酸鹽、硅酸鹽有著較高的對稱性甚至立方結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其極化率低以及各向異性小，因此多數(shù)已有的鍺（硅）酸鹽晶體存在二階非線性光學(xué)效應(yīng)弱以及雙折射率小的缺點，嚴(yán)重限制了它們的實際應(yīng)用，而且鍺酸鹽極少作為NLO材料被報道。

　　在國家基金委重點與面上項目、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項等資助下，中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所結(jié)構(gòu)化學(xué)國家重點實驗室研究員毛江高團(tuán)隊將具有高極化能力的Bi3+和高配位的Cs+引入到鍺酸鹽中，通過高溫固相，合成了一例一致熔融的鍺酸鹽倍頻晶體：Cs2Bi2O(Ge2O7) (CBGO)。CBGO結(jié)晶于極性空間群Pca21。其中Bi3+形成了高度畸變的BiO5多面體，與Ge2O7通過共用氧原子形成七元環(huán)結(jié)構(gòu)。這種BiO5八面體使得該化合物具有較高的極化率和各向異性，因此CBGO表現(xiàn)出強的倍頻效應(yīng)和較大的雙折射率，其倍頻系數(shù)為KDP的13.7倍，雙折射率為0.073。理論計算表明，BiO5八面體對于CBGO的倍頻性能和光學(xué)各向異性均做出了很大的貢獻(xiàn)。相關(guān)結(jié)果在線發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》上（Angew. Chem. Int. Ed. DOI: 10.1002/anie.201909735）。另外該團(tuán)隊成功地將BiO5引入到硼硅酸鹽體系中得到一系列結(jié)構(gòu)新穎且有著較強倍頻系數(shù)的Ba4Bi2(Si8-xB4+xO29)(x=0.09)（BBSBO），其倍頻系數(shù)為KDP的5.1倍，論文發(fā)表在RSC期刊《化學(xué)科學(xué)》上（Chem. Sci.,2019, 10, 837）。這些研究結(jié)果為新型NLO晶體的合成提供了新的設(shè)計策略。文章第一作者均為福建物構(gòu)所與上科大聯(lián)培博士生唐如玲。

福建物構(gòu)所鍺（硅）酸鹽倍頻晶體設(shè)計與合成獲進(jìn)展