非線性光學(xué)（NLO）晶體是全固態(tài)激光器的核心部件之一。探索兼具大的倍頻效應(yīng)和短的相位匹配截止波長(zhǎng)的短波紫外非線性光學(xué)晶體，是一項(xiàng)較有挑戰(zhàn)性的課題。

中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所光電材料化學(xué)與物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室葉寧課題組基于功能基元替換的思想，以平面三角形基團(tuán)[CO₃]^2-和四面體基團(tuán)ZnO₂(OH)₂分別替換KBBF結(jié)構(gòu)中的[BO₃]^3-和BeO₃F基團(tuán)，首次在碳酸鹽體系中構(gòu)筑一例具備KBBF結(jié)構(gòu)特征的新型羥基碳酸鹽紫外非線性光學(xué)晶體——NaZnCO₃(OH)。與KBBF結(jié)構(gòu)中的[BO₃]^3-基團(tuán)一樣，該晶體中的[CO₃]^2-基團(tuán)保持平行共面一致排列。同時(shí)，該晶體中ZnO₂(OH)₂四面體基團(tuán)實(shí)現(xiàn)了上下功能層之間的完全自連接，并通過(guò)適宜的排列為晶體倍頻效應(yīng)的提升做出貢獻(xiàn)。這些結(jié)構(gòu)特征使得該晶體的倍頻效應(yīng)達(dá)到5.2倍KDP，雙折射率達(dá)到0.114（@1064nm），通過(guò)理論計(jì)算得到的最短相位匹配波長(zhǎng)可達(dá)201nm，說(shuō)明該晶體是一例較好的短波紫外非線性光學(xué)晶體備選材料。該晶體獨(dú)特的結(jié)構(gòu)構(gòu)型也將為新型紫外甚至深紫外非線性光學(xué)晶體的設(shè)計(jì)提供新思路。

相關(guān)研究成果發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》（Journal of the American Chemical Society）上，福建物構(gòu)所副研究員彭廣為論文第一作者，研究員葉寧為論文通訊作者。研究工作得到中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。

此前，研究團(tuán)隊(duì)已在紫外NLO材料的設(shè)計(jì)、合成、晶體生長(zhǎng)和非線性性能研究方面取得系列研究成果（Journal of the American Chemical Society, 2019, 141, 8, 3390-3394；Journal of the American Chemical Society, 2018, 140, 22, 6814-6817；Journal of the American Chemical Society, 2018, 140, 11, 3884-3887；Angewandte Chemie International Edition, 2020, 59, 15978-15981；Angewandte Chemie International Edition, 2018, 57, 8968-8972；Chemistry of Materials, 2019, 31, 1, 52-56；Chemistry of Materials, 2017, 2, 896-903；Chemistry of Materials, 2016, 28, 2301-2307；Chemical Communications, 2018, 54, 1445-1448；Chemical Communications, 2017, 53, 9398-9401；Journal of Materials Chemistry C, 2018, 6, 6526-6533；Journal of Materials Chemistry C, 2017, 5, 8758-8764）。

論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.0c09866