Kristal optik tak linear inframerah (NLOC), sebagai peranti utama untuk penukaran frekuensi laser, mempunyai aplikasi penting dalam laser semua keadaan pepejal. Kristal optik bukan linear IR komersial semasa terutamanya termasuk sebatian jenis kalkopirit yang terdiri daripada kumpulan tetrahedral, seperti AgGaS2 (AGS), AgGaSe2 dan ZnGeP2 (ZGP). Walau bagaimanapun, disebabkan oleh kecacatan prestasi intrinsik masing-masing, bahan ini tidak lagi dapat memenuhi sepenuhnya permintaan pembangunan teknologi laser inframerah semasa. Oleh itu, terdapat keperluan mendesak untuk reka bentuk bahan optik bukan linear inframerah baharu berdasarkan motif baharu atau strategi baharu untuk menembusi batasan sifat bahan sedia ada dan mendapatkan bahan optik bukan linear inframerah berprestasi tinggi baharu dengan struktur baharu.
Pusat Penyelidikan Bahan Kristal Institut Teknologi Fizikal dan Kimia Xinjiang, Akademi Sains China telah ditumpukan kepada penyelidikan kristal berfungsi optoelektronik baharu. Kajian terdahulu telah menunjukkan bahawa merkuri mempunyai konfigurasi elektronik yang unik, yang kondusif kepada pembentukan ion Hg2+ terkutub tinggi, menghasilkan tindak balas optik tak linear yang ketara. Sementara itu, Hg mempunyai bentuk koordinasi yang banyak dan boleh membentuk radikal aktif tak linear [HgSe2], planar [HgSe3] dan segitiga-kon [HgQ4] (Q=S, Se) dalam proses ikatan dengan unsur sulfur. Disebabkan oleh had peraturan kelima Bowling (peraturan penjimatan), kebanyakan sebatian sulfur berasaskan Hg pra-sintesis mengandungi hanya satu motif reaktif tak linear, dan sebatian yang terdiri daripada [HgQ4] tetrahedra adalah dominan, yang mengehadkan bahan kimia dan struktur. kepelbagaian sebatian berasaskan Hg. Berdasarkan penyelidikan terdahulu, pasukan penyelidik yang diketuai oleh penyelidik Pan Shilie dan penyelidik Li Junjie di Pusat Penyelidikan Bahan Kristal Institut Fizik dan Kimia Xinjiang, Akademi Sains China, mencadangkan strategi reka bentuk "tiga dalam satu" dalam sistem sebatian sulfur berasaskan Hg, iaitu, tiga jenis anisotropi kebolehpolaran tidak linear yang aktif tetapi berbeza bagi kumpulan ［HgQn] (n=2, 3, 4) dalam usaha untuk memecahkan had "penjimatan" rule" dalam sebatian tunggal, dan mensintesis bahan optik tak linear inframerah berasaskan merkuri pertama Hg7P2Se12 (HPSe), yang mengandungi [HgSe2], [HgSe3], dan [HgSe4] pada masa yang sama. Kompaun ini mempamerkan tindak balas oktaf tertib kedua yang besar (∼1 × AGS) di bawah sumber cahaya dua mikrometer, dan kristal mempunyai potongan inframerah lebar (~ 22.8 μm) dan ambang kerosakan laser yang tinggi (∼2 × AGS), mencadangkan bahawa melanggar "peraturan pemuliharaan" dan meningkatkan kepelbagaian kumpulan adalah strategi yang berkesan untuk reka bentuk. Ini menunjukkan bahawa melanggar "peraturan penjimatan" dan meningkatkan kepelbagaian kumpulan ialah strategi yang berkesan untuk mereka bentuk bahan optik tak linear inframerah baharu dengan struktur baharu dan prestasi cemerlang. Keputusan ini akan memberi inspirasi kepada penyelidik untuk meneroka lebih banyak bahan optik tak linear inframerah baharu dengan prestasi komprehensif yang cemerlang.
Hasil penyelidikan diterbitkan dalam teks penuh dalam Bahan Fungsian Lanjutan oleh Wiley, dengan Institut Fizik dan Kimia Xinjiang (XICT) sebagai unit penyiapan tunggal, Shiliu Pan dan Junjie Li sebagai pengarang yang sepadan, dan rakan pasca doktoral Yu Chu dan pelajar kedoktoran. Hongshan Wang sebagai pengarang pertama bersama. Kerja penyelidikan itu dibiayai oleh Program Bakat Akademi Sains China, Yayasan Sains Semula Jadi Kebangsaan China dan Yayasan Sains Semula Jadi Wilayah Autonomi Xinjiang.
Rajah 1 Struktur dan sifat optik hablur HPSe. (a) Corak XRD bagi kristal tunggal HPSe (angka yang dimasukkan ialah foto optik HPSe); (b) Corak penghantaran IR bagi kristal tunggal HPSe, AGS dan ZGP (angka yang dimasukkan ialah foto optik HPSe, AGS dan ZGP); (c) kesan penggandaan serbuk sampel HPSe; (d) Spektrum penghantaran UV bagi kristal tunggal HPSe; dan (e) selenide biasa IR bukan linear Analisis statistik bagi julat penghantaran optik bahan optik. di mana warna biru mewakili kawasan penghantaran tinggi.
