叶宁、林晨升：磷属长波红外非线性光学晶体获得新进展

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红外非线性光学晶体能够通过频率转换作用产生中红外可调谐激光，被广泛地应用于民用与军事领域。目前商用的红外非线性光学晶体硫镓银、硒镓银和磷锗锌，由于一些自身的缺陷，已经不能满足日益增长的市场需要。所以，急需探索性能更加优异的中红外非线性光学材料。类金刚石型磷属化合物非线性光学材料通常展示了很大的倍频系数、很高的热导率以及较宽的带隙，因此磷属化合物是合适的红外非线性光学材料的候选体系。但是目前几乎所有二元、三元类金刚石型磷属化合物均不能实现倍频效应、激光损伤阈值、双折射率以及红外透过范围之间的平衡，因此需要设计和合成优良综合性能的类金刚石型磷属化合物材料。

        在中国科学院战略性先导科技专项（B类）“结构与功能导向的新物质创制”、国家自然科学基金等项目的资助下，中科院光电材料化学与物理重点实验室叶宁研究团队从“刚柔并济”这一太极智慧中得到灵感，以ZnGeP2的黄铜矿结构为原型，采用“刚柔耦合”的元素匹配策略，在结构中同时引入刚性基团SiP4四面体和柔性基团InP4四面体，成功合成了首例四元类金刚石结构晶体Mg2In3Si2P7。该晶体具有很强的倍频效应（磷锗锌的2倍，硫镓银的7.1倍），合适的带隙（2.21 eV）和大的双折射率（0.107）以及宽的红外截止边（16.4 μm），成功实现了它们之前的平衡甚至可以说是同步提升。该工作不仅为先进红外非线性光学晶体的设计提供了一条新的思路，也将激励研究者们探索更多的类金刚石型磷属非线性光学材料。
       该论文的第一作者是福建物构所陈金东博士，通讯作者为叶宁研究员和林晨升研究员，发表在近期的《美国化学会志》（J. Am. Chem. Soc. 10.1021/jacs.1c03930）。
       此外，该研究团队近期在中红外NLO材料的设计、合成、晶体生长和非线性性能研究方面也取得系列研究进展（Angew. Chem., Int. Ed. 2020, 59, 23549-23553; Adv. Opt. Mater. 2021, 9, 2002176; Chem. Mater. 2021, 33, 1462-1470; Chem. Mater. 2020, 32, 10246-10253; Chem. Mater. 2020, 32, 7958–7964; Chem. Mater. 2020, 32, 2615–2620，Chem


       文章来源：福建物构所
      叶宁，男，1972年1月出生，福建同安人。博士，研究员，博士生导师。国家光电子晶体材料工程技术研究中心副主任，中科院光电材料化学与物理重点实验室副主任，中国硅酸盐学会晶体生长与材料分会副理事长，所晶体材料研究室主任，国家杰出青年科学基金获得者。1993年毕业于上海交通大学，获材料科学和计算机科学双学士学位；同年进入中国科学院福建物质结构研究所直接攻博，师从陈创天院士，1998年获理学博士学位。1999-2001年新加坡国立大学博士后；2001-2002年美国德克萨斯州立大学奥斯汀分校博士后；2002-2004年美国俄勒岗州立大学博士后，与Douglas. A. Keszler教授合作进行非线性光学晶体研究。2004年2月开始在美国Deep Photonics Inc.公司担任Staff Scientist。2004年10月获中国科学院 "百人计划" 资助，回国任中国科学院福建物质结构研究所晶体材料研究室课题组长。2005年获中国科学院 "百人计划"择优支持。

      林晨升，福建物构所研究员，1991年于厦门大学获学士学位，1994年毕业于中国科学院福建物质结构研究所获硕士学位，2006年毕业于香港城市大学获博士学位，2007-2008德国不莱梅大学博后，2008-2009香港城市大学Research follow，2009年至今为福建物质结构研究所副研究员。在JACS、Angew. Chem.-Inter. Edit., Chem. Mater., J. Solid State Chem.等杂志发表多篇论文。主要从事与课题组研究方向相关的第一性原理计算应用和计算方法/程序发展。