潘世烈课题组在构筑具有稳定构型氟化硼酸盐深紫外倍频晶体取得进展

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非线性光学晶体是重要的光电信息功能材料，在激光频率变换、信息通讯、光信号处理等众多领域都具有广泛而重要的应用。随着科技的发展，技术的创新和发展对非线性光学晶体材料提出了更多、更高和更全面的要求，而深紫外倍频晶体作为全固态激光器输出短于200 nm激光的关键元件，其研制和应用亟待发展和突破。其中，紫外截止边、倍频系数、双折射是深紫外倍频晶体的三大关键性参数，其增益和调控机制一直以来是该领域重要的课题和挑战。

　　针对深紫外非线性光学材料发展挑战和难题，中国科学院新疆理化技术研究所中科院特殊环境功能材料与器件重点实验室潘世烈研究团队通过探索非线性光学材料有效功能基团进行结构设计组装，并取得显著成效。2017年，该课题组提出具有[BO4？xFx]（x = 1, 2, 3）基团的氟化硼酸盐是探索性能优异的短波长线性和非线性光学晶体材料的优选体系。基于此成功设计合成出一系列综合性能优异的氟化硼酸盐化合物AB4O6F (A = NH4, Na, Rb, Cs, K/Cs, Rb/Cs)和MB5O7F3 (M = Ca, Sr)，这些材料突破了传统短波长非线性光学材料“短紫外截至边-大倍频响应-适中双折射率”各性能指标之间的限制，打破了200 nm深紫外“壁垒”，有望实现低于200 nm的深紫外激光倍频输出。
　　在此基础上，该研发团队进一步探索获得首例镁基氟化硼酸盐（MgB5O7F3），与前期报道的MB5O7F3 (M = Ca, Sr)晶体相比，在保留其短紫外截止边和较大双折射率的同时，MgB5O7F3在倍频效应方面表现出较大增益，可达KH2PO4的2.4倍，是该系列中最大的。与此同时，其最短相位匹配波长可达到189 nm，具有良好的热稳定性，是非常有前景的深紫外非线性光学晶体。该部分研究证明了同属于该系列的氟化硼酸盐MB5O7F3 (M = 二价金属)具有稳定的氟终端骨架。
　　相关研究成果以全文文章的形式发表化学顶级期刊《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 14650-14656），中科院新疆理化所为唯一完成单位，在读研究生夏明和李富明为共同第一作者，该研究工作得到国家基金委，科技部，中科院，科技厅等项目资助。
　　文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202103657


        文章来源：新疆理化所
      潘世烈，男，理学博士，中国科学院新疆理化技术研究所研究员，博士生导师，中国科学院“百人计划”学者，国家杰出青年科学基金获得者，国家"万人计划"领军人才入选者，中国科学院新疆理化技术研究所副所长，中科院“特殊环境功能材料与器件”重点实验室主任。1996年于郑州大学获得理学学士学位，同年保送郑州大学研究生于1999年获理学硕士学位，2002年7月于中国科学技术大学获理学博士学位，2004年中国科学院理化技术研究所博士后出站后，到美国Northwestern University化学系做博士后研究。2007年6月招聘回国到中国科学院新疆理化技术研究所工作入选中科院“百人计划”。先后在J. Am. Chem. Soc.; Angew. Chem. Int. Ed.等刊物上发表SCI论文300余篇，其中，SCI影响因子大于4.0的文章130余篇。授权美国发明专利7项，授权中国发明专利61项。已培养博士研究生20名，硕士研究生31名，出站博士后4名。目前在站博士后3名，在读博士研究生12名，硕士研究生26名。