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新型无机硼锗(硅)酸盐NLO晶体的设计合成

批准号:
21875248
项目类别:
面上项目
资助金额:
68.0 万元
负责人:
毛江高
学科分类:
无机功能材料化学
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
林湲、冯江河、Varnakavi Naresh、毛菲菲、唐如玲、陈瑾、吴宝林

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项目成果

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中文摘要
KBe2(BO3)F2(KBBF)是目前仅有的能够倍频实现深紫外激光输出的晶体,但它有层状晶体生长习性和合成过程中使用了毒性很大的氧化铍,这些缺点限制了其工业应用,探索其它性能优良、环境友好的深紫外NLO晶体仍是目前很迫切的任务。 在本项目中我们拟以锗或硅替代硼铍酸盐中的铍元素,利用水热或高温固相合成方法合成硼锗(硅)酸盐,将含孤对电子的阳离子如Pb2+、 Bi3+等引入到硼锗(硅)酸盐中进一步提高化合物的倍频系数,在上述硼锗(硅)酸盐中引入卤素阴离子增大化合物的带隙和NLO系数;通过大量的合成实验、性能测试及理论计算, 总结上述硼锗(硅)酸盐的NLO性能随合成条件、抗衡阳离子大小、卤素阴离子、不对称结构单元的排列与组装方式的调控规律; 设计合成1-2种性能优越的新型硼酸盐深紫外NLO晶体材料。
英文摘要
In the DUV, currently only KBe2BO3F2 (KBBF) is capable of lasing at 177.3 nm. However, KBBF suffers from two serious drawbacks:use of toxic BeO in the synthesis and layering growth habit for its single crystal, hence explorations of new environment friendly DUV NLO crystals remain an important and urgent task. In this project, we propose to replace the Be element in B-Ge-O systems by silicon or germanium. By using hydrothermal and solid state reactions at high temperatures, we will systematically explore various metal borosilicates and borogermanates; to introduce lone pair containing cations such as Bi3+ and Pb2+ into the above two types of compounds to enhance their SHG performance; and to introduce halide anions into these compounds to increase their band gaps and UV or DUV cutoff edges; to summarize the effects of synthetic conditions, the size of counter-cations, halide anions and the packing patterns of the asymmetric structural building units on the SHG properties of above borate materials through a great number of synthetic experiments, physical property measurements and theoretical calculations; to design and synthsize one or two new candidates of DUV borate NLO crystals for further studies and future applications.
二阶非线性光学材料(也称倍频材料)广泛应用于激光及光通讯领域,硼酸盐倍频材料占有非常重要的地位。通过本项目的实施, 我们合成得到了一系列硼硅酸盐,其中Ba4Bi2(Si8-xB4+xO29) (x = 0.09)的SHG系数达KDP的5.1倍;合成了两例非心结构的硼锗酸盐,它们表现出优良的SHG性能;进一步将F-离子引入硼锗酸盐中,得到两例硼硅/锗酸盐氟化物,它们具有新颖的结构和高的热稳定性;得到一例铋锗酸盐Cs2Bi2O(Ge2O7),它具有13.7倍于KDP的倍频效应和较大的双折射率;系统研究了碱土金属-B-Sn-O体系,发现了单组分白光材料Ba2[Sn(OH)6][B(OH)4]2和蓝光材料Ba7Sn (BO3)6;合成了一系列硼锌酸盐化合物,其中含大量B3O6 π共轭基团的Ba6Zn6(B3O6)6(B6O12)具有很大的双折射率(0.115@1064nm);制备了一系列稀土硼镉酸盐Cd4REO(BO3)3 (RE = Sm, Eu, Tb),它们同时具有较强的倍频效应和良好的荧光性能;还合成了一系列硼硒(碲)酸盐,它们表现出各种新颖结构。我们的研究不但丰富了硼酸盐的结构化学,而且发现了多种硼酸盐倍频晶体、发光材料和双折射材料。 在Acc. Chem. Res., Angew. Chem. Int. Ed., Chem. Sci., Chem. Mater., J. Mater. Chem. C., Chem. Commun., Inorg. Chem. Front., Inorg. Chem., Dalton Trans.等重要化学刊物发表标注论文28篇,获得国内发明授权专利4件, 毕业博士研究生6名, 硕士研究生5名。获得福建省自然科学奖二等奖一项。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Ba6Zn6(B3O6)6(B6O12): Barium Zinc Borate Contains it-Conjugated [B3O6]3-Anions and [B6O12]6-Anion with Edge-Sharing BO4 Tetrahedra
Ba6Zn6(B3O6)6(B6O12):硼酸锌钡包含共轭的 [B3O6]3-阴离子和 [B6O12]6-阴离子,具有共享边缘的 BO4 四面体
DOI: --
发表时间: 2022
期刊: Inorganic Chemistry
影响因子: 4.6
作者: [Wei-Jie Xie, Zhi Fang, Jiang-Gao Mao]
通讯作者: Jiang-Gao Mao
Ba3[Al(PO4)(3)]: rational design of a promising deep-UV transparent SHG crystal with balanced overall performance originating from the condensation of quartz-type [Al(PO4)(4)](9-) units
Ba3[Al(PO4)(3)]:合理设计一种有前景的深紫外透明SHG晶体,其整体性能均衡,源自石英型[Al(PO4)(4)](9-)单元的凝聚
DOI: 10.1039/d0tc05743f
发表时间: 2021
期刊: Journal of Materials Chemistry C
影响因子: 6.4
作者: [Fang Zhi, Hu Chun-Li, Yang Bing-Ping, Mao Jiang-Gao]
通讯作者: Mao Jiang-Gao
NaBa3[M2B7O16(OH)2]F2 (M = Ge, Si): Two Synthetic F Analogues of Garrelsite with [B7O16(OH)2]13− Polyanions and Deep-Ultraviolet Cutoff Edges
NaBa3[M2B7O16(OH)2]F2 (M = Ge, Si):具有 [B7O16(OH)2]13â 聚阴离子和深紫外截止边缘的 Garrelsite 的两种合成 F 类似物
DOI: --
发表时间: 2022
期刊: Inorganic Chemistry
影响因子: 4.6
作者: [Wei-Jie Xie, Chun-Li Hu, Zhi Fang, Ming-Yang Cao, Yuan Lin, Jiang-Gao Mao]
通讯作者: Jiang-Gao Mao
LiB2O3F: A Beryllium-Free Deep-Ultraviolet Nonlinear Optical Material Designed Based on a Boron-Rich Strategy
LiB2O3F:基于富硼策略设计的无铍深紫外非线性光学材料
DOI: 10.1021/acs.chemmater.1c01369
发表时间: 2021-06-14
期刊: CHEMISTRY OF MATERIALS
影响因子: 8.6
作者: [Hu, Chun-Li, Chen, Jin, Mao, Jiang-Gao]
通讯作者: Mao, Jiang-Gao
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    基于Π共轭体系硫代硼酸盐红外非线性光学晶体材料的设计与合成
    新型中远红外非线性光学晶体材料的理论设计与合成研究
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    国内基金
    海外基金