激光在光子芯片、激光顯示、車載雷達等領域具有重要作用。有機材料具有分子多樣性、能級豐富性、異質相容性、易加工性等優(yōu)點，在高性能、多功能激光器構筑方面具有顯著優(yōu)勢，有望進一步革新激光技術與應用。目前，有機激光器依賴大尺寸脈沖泵浦源，不利于功能器件集成，限制了有機激光的應用范圍。因此，發(fā)展有機連續(xù)波激光器具有重要的科學意義和應用價值，而有機連續(xù)波激光材料是這一領域的關鍵。

近年來，中國科學院化學研究所光化學院重點實驗室趙永生課題組致力于有機激光材料方面的研究，在低閾值激光材料設計、高品質微腔合成、準連續(xù)波激光器件構筑等方面開展了系統(tǒng)性的研究工作。近日，化學所趙永生課題組和董海云課題組開發(fā)出金屬鍵連有機二聚體提高有機分子的拉曼增益的策略，基于有機微晶受激拉曼散射，實現了連續(xù)波激光出射。

目前，鮮有關于有機材料在連續(xù)波拉曼激光方面的研究。有機分子的可設計性為增強拉曼增益系數進而實現連續(xù)波拉曼激光提供了機遇。該研究開發(fā)出金屬-有機配位合成有機二聚體的策略，誘導有機官能團的寡聚效應和剛性效應，可超線性地提高有機分子在金屬連接體附近振動模式的拉曼增益系數，為實現有機連續(xù)波拉曼激光提供了可能�？蒲腥藛T選擇具有拉曼活性和孤對電子配位位點的三苯基氧化膦（TPPO）作為模型有機化合物，以二價金屬鹵化物——氯化鋅（ZnCl2）作為金屬連接體，通過金屬-有機配位反應合成有機二聚體（ZnCl2(TPPO)2）。科研人員發(fā)展了一種熱飽和溶液分子自組裝的方法，制備了高質量有機單體和二聚體微晶。相比于有機單體微晶，金屬鍵連有機二聚體微晶展現出顯著增強的自發(fā)拉曼散射，對應于大幅提高的拉曼增益系數。不同于有機單體微晶，金屬鍵連有機二聚體微晶支持低閾值連續(xù)波拉曼激光。同時，相比于有機單體微晶，金屬鍵連有機二聚體微晶具有更高的穩(wěn)定性，可確保連續(xù)波拉曼激光器長時間穩(wěn)定運行。受激拉曼散射作為一種三階非線性效應本身支持激光波長調諧。且有機二聚體微晶具有大的光學帶隙，展現出非常寬的透明窗口（360~1580nm）。因此，科研人員通過調控激發(fā)光波長，在有機二聚體微晶中實現了可見-近紅外范圍內多個波長的激光出射（422、465、562、678、852、1190nm）。金屬鍵連有機二聚體策略可顯著提升有機分子拉曼增益系數和有機微晶材料穩(wěn)定性，為探索有機連續(xù)波微納激光器提供了新平臺。

相關研究成果發(fā)表在《德國應用化學》上。研究工作得到國家自然科學基金委員會、科學技術部和中國科學院的支持。

論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202309386