磷酸盐深紫外非线性光学材料的探索合成、晶体生长和性能研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21571178
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0502.无机功能材料化学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31
  • 项目参与者:
    张书泉; 陈天亮; 姬成敏; Maruthappan Manikandan; 刘思捷; Tariq Khan; Muhammad Adnan Asghar; 许营营;
  • 关键词:

项目摘要

Deep-Ultraviolet (Deep-UV) nonlinear optical (NLO) crystals are applied as the key devices in many advanced scientific instruments. So far the sole NLO crystal that can produce the deep-UV coherent laser through direct second harmonic generation is the beryllium borate KBBF, but its commercial production and applications are heavily hindered by the highly toxic beryllium. Based on our previous studies, we propose that the phosphates possess the excellent capability of optical transparency in deep-UV region while not containing the toxic beryllium, so fully satisfy the requirements for deep-UV NLO applications. Therefore, phosphates are a new class of deep-UV NLO materials distinct from the conventional beryllium borates. In this project, we will use the molecular engineering search and design methods, including composition modulations, element substitutions and NLO-active group tailoring, to thoroughly explore new deep-UV NLO materials in the alkaline and alkaline-earth phosphate systems by further introducing halogen F- or engraft Si-O/S-O functional groups. At the same time, we will adopt the first-principles simulations to investigate the relationships between NLO properties and microscopic structures, such as compositions, atomic groups and their packing manners, in the deep-UV phosphate NLO materials. The structure-properties understandings can further help experiments to perform the materials search and design. It is expected that 1-2 new phosphates with good deep-UV NLO performance will be discovered. We will then perform the primary crystal growth for these materials, and study their fundamental physical and chemical properties. The successful fulfillment of this project may obtain new deep-UV NLO crystals that can break the commercial barrier of “200 nm wall”, and provide the material support to consolidate the leading role of China in this research field.
深紫外非线性光学(NLO)晶体是许多高端科学仪器的重要核心器件,但目前唯一可用的氟铍硼酸钾晶体存在含剧毒铍元素等问题,难以实现商业化。我们的前期研究发现:不含铍的磷酸盐,透光性能依然可满足深紫外NLO应用的需要,是一类有别于传统铍硼酸盐的新型深紫外NLO材料。本项目拟采用组分调控、元素取代、分子剪裁等晶体工程学手段,对碱金属和碱土金属磷酸盐体系进行深入探索,或进一步引入卤素F-或嫁接硅氧或硫氧功能基元,得到高性能的新型深紫外NLO材料;基于第一性原理的计算模拟,总结分析此类材料的NLO性能随组分、微观结构基元及其组装方式的变化规律,为其设计和可控制备提供科学依据;筛选出1-2种综合性能优秀的磷酸盐深紫外NLO材料,进行初步的晶体生长,并研究相关物化性能,为后续研究和应用奠定基础。本项目的顺利实施,有望获得可突破商业化壁垒的新型深紫外NLO晶体,为巩固我国在该领域的国际领先地位提供材料支撑。

结项摘要

深紫外非线性光学(NLO)晶体是许多高端科学仪器的重要核心器件,但目前唯一可用的氟铍硼酸钾晶体存在含剧毒铍元素等问题,难以实现商业化。不含铍的磷酸盐,透光性能依然可满足深紫外NLO应用的需要,是一类有别于传统铍硼酸盐的新型深紫外NLO材料。本项目采用晶体工程学手段,对碱金属和碱土金属磷酸盐体系进行了深入探索,合成了RbNaMgP2O7、CsNaMgP2O7、Cs2LiPO4、RbBPO4F、CsBPO4F、LiCs2Y2(PO4)3、CsLiCdP2O7等7种新型磷酸盐深紫外非线性光学晶体材料,获得了它们的单晶结构、紫外-可见漫反射光谱和粉末倍频效应等重要数据;基于第一性原理的计算模拟等手段,揭示了此类材料的NLO性能随组分、微观结构基元及其组装方式的变化规律新机制,为此类材料的设计和可控制备提供了科学依据;筛选出了RbNaMgP2O7、CsNaMgP2O7、Cs2LiPO4等综合性能优秀的磷酸盐深紫外NLO材料,进行了初步的晶体生长并获得了其大尺寸单晶,并初步研究了它们的生长工艺和相关物化性能,为后续研究和应用奠定了良好基础。同时,我们受到上述工作成果启发,在其它材料体系中成功获得了多种结构新颖、性能优异的新型非线性光学晶体材料。该项目有效推动了该领域相关研究进一步向前发展,并为巩固我国在该领域的国际领先地位提供了相关材料支撑。项目相关研究成果发表22篇SCI学术论文,1篇EI论文,其中IF>4的论文17篇,包括第一/通讯作者论文J. Am. Chem. Soc. 3篇、Angew. Chem. 1篇、Chem. Mater. 1篇,Coord. Chem. Rev. 2篇,另外,申请专利4项,获得授权3项,在项目执行期间培养培养硕士毕业生2名、博士毕业生2名。

项目成果

期刊论文数量(21)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
Three Highly Fluorescent Iridium(III) Unit Based Coordination Polymers: Coordinated Solvent-Dependent Photoluminescence
三种基于铱(III)单元的高荧光配位聚合物:配位的溶剂依赖性光致发光
  • DOI:
    10.1021/acs.cgd.5b01391
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Crystal Growth and Design
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Xu Yingying;Li Lina;Zhang Shuquan;Zhao Sangen;Luo Junhua
  • 通讯作者:
    Luo Junhua
An optoelectronic duple bistable phosphate with ultrahigh thermal stability
具有超高热稳定性的光电双双稳态磷酸盐
  • DOI:
    10.1039/c7tc04644h
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Materials Chemistry C
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Shen Yaoguo;Zhao Sangen;Wang Chenxi;Wang Zujian;Feng Jianghe;Hong Maochun;Luo Junhua
  • 通讯作者:
    Luo Junhua
Non-Centrosymmetric RbNaMgP2O7 with Unprecedented Thermo-Induced Enhancement of Second Harmonic Generation
非中心对称 RbNaMgP2O7 具有前所未有的热致增强二次谐波产生
  • DOI:
    10.1021/jacs.7b12518
  • 发表时间:
    2018-02-07
  • 期刊:
    JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY
  • 影响因子:
    15
  • 作者:
    Zhao, Sangen;Yang, Xiaoyan;Luo, Junhua
  • 通讯作者:
    Luo, Junhua
Cooperation of Three Chromophores Generates the Water-Resistant Nitrate Nonlinear Optical Material Bi3TeO6OH(NO3)(2)
三种发色团协同生成耐水硝酸盐非线性光学材料Bi3TeO6OH(NO3)(2)
  • DOI:
    10.1002/anie.201609876
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Angewandte Chemie International Edition
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhao Sangen;Yang Yi;Shen Yaoguo;Zhao Bingqing;Li Lina;Ji Chengmin;Wu Zhenyue;Yuan Daqiang;Lin Zheshuai;Hong Maochun;Luo Junhua
  • 通讯作者:
    Luo Junhua
Crystal Growth and Optical Properties of Beryllium-Free Nonlinear Optical Crystal K3Ba3Li2Al4B6O20F
无铍非线性光学晶体K3Ba3Li2Al4B6O20F的晶体生长和光学性质
  • DOI:
    10.1021/acs.cgd.7b01594
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Crystal Growth & Design
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Zhao Bingqing;Bai Lei;Li Bingxuan;Zhao Sangen;Shen Yaoguo;Li Xianfeng;Ding Qingran;Ji Chengmin;Lin Zheshuai;Luo Junhua
  • 通讯作者:
    Luo Junhua

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其他文献

Growth, thermophysical and electrical properties of the nonlinear optical crystal BPO4
非线性光学晶体BPO4的生长、热物理和电学性质
  • DOI:
    10.1002/crat.201100509
  • 发表时间:
    2012-04
  • 期刊:
    Crystal Research and Technology
  • 影响因子:
    1.5
  • 作者:
    赵三根;张国春;吴以成
  • 通讯作者:
    吴以成

其他文献

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深紫外非线性光学晶体RbBa2(PO3)5的提拉法生长和性能研究
  • 批准号:
    51502288
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    21.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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