高性能超四面体Tn团簇基红外非线性光学材料的设计合成
批准号:
92161125
项目类别:
重大研究计划
资助金额:
75.0 万元
负责人:
刘彬文
依托单位:
学科分类:
无机功能材料化学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘彬文
中文摘要
通过非线性光学(NLO)晶体的变频效应是实现中远红外激光最为主要的技术手段,限制其高能激光输出的技术瓶颈是缺乏兼具大的NLO系数和高的激光损伤阈值(LIDT)的中远红外NLO晶体材料。为了获得大的NLO效应,传统研究思路是基于多面体单体的结构设计,本项目率先采用硫属超四面体Tn团簇作为NLO功能基元制备红外NLO材料。同时,为了克服经典“硫属超四面体Tn团簇”和“有机阳离子”结构模型中有机基团在红外波段存在化学键吸收的问题,本项目选用离子性强碱(土)金属卤化物盐作为新型平衡阳离子(拓宽带隙进而提高LIDT),通过构建“硫属超四面体Tn团簇”和“无机阳离子”结构模型的研究思路,开展NLO材料的结构设计与NLO性能的研究;获得2-3例具有大NLO效应和高LIDT的中远红外NLO材料,并揭示Tn团簇结构与NLO性能的关系规律;预期发表高质量论文4-6篇,申请发明专利2-4件,培养研究生2-3名。
英文摘要
The most important approach to produce mid-far infrared (MFIR) laser is based on the frequency conversion effect of nonlinear optic (NLO) crystal. The bottleneck of realizing high power laser output is the lack of MFIR NLO crystal simultaneously exhibiting both large NLO coefficient and high laser damage threshold (LIDT). To pursue large NLO effects, the structural design of polyhedral monomers is traditionally adopted. In this project, we innovatively use chalcogenide supertetrahedral Tn clusters as NLO functional motifs to build IR NLO materials. In order to overcome the problem of chemical bond infrared absorption of organic groups in classical structural model of "chalcogenide Tn cluster" and "organic cations", the innovative structure model of " chalcogenide Tn cluster" and "inorganic cations" will be developed in this project by using ionic alkali (alkali-earth) metal halides as counter cations to increase band gap as well as LIDT. Based on above idea, the structure design and performances of MFIR NLO materials will be studied. Finally, the goal of discovering 2-3 MFIR NLO materials with both large NLO coefficient and high LIDT will be achieved; and the relationship between the structure of Tn clusters and NLO properties will be revealed; Moreover, publishing 4-6 high quality papers, applying 2-4 invention patents, and supervising 2-3 graduate students will be completed.
该研究项目在执行期间,项目开展中远红外波段的非线性光学(NLO)晶体材料的研究,主要面向超四面体基团簇的结构设计、合成制备、理论计算、晶体生长和NLO性能研究,严格按照计划要求完成了申请书中制定的预期目标。通过NLO晶体的变频效应是实现中远红外激光最为主要的技术手段,限制其高能激光输出的技术瓶颈是缺乏兼具大的NLO系数和高的激光损伤阈值的中远红外NLO晶体材料。采用硫属超四面体Tn团簇作为NLO功能基元制备红NLO材料;通过构建“硫属超四面体Tn团簇”和“无机阳离子”结构模型的研究思路,围绕在超四面体基团簇的构筑及其NLO性能研究及超四面体基团簇以提升NLO性能两个方向为中心:其中,超四面体基团簇有助于微观NLO极化的方向趋于一致,可作为NLO 功能基元以制备高NLO系数的晶体材料;同时,采用离子性强碱(土)金属卤化物盐作为新型平衡阳离子,有利于拓宽带隙,减少对入射激光的双光子吸收,进而减少热效应,从而提高激光损伤阈值;获得兼具大的NLO系数和强的激光损伤阈值的NLO材料;并揭示Tn团簇结构与NLO性能的关系规律;在项目执行期间,发表研究论文31篇,申请发明专利6件,1人晋升研究员,培养研究生10名。
含阳离子基团中远红外非线性光学晶体材料的结构设计及性能强化
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批准号:22075283
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项目类别:面上项目
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资助金额:63.0万元
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批准年份:2020
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负责人:刘彬文
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依托单位:
含孤对电子金属阳离子的硫卤化物红外非线性光学晶体材料的探索
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批准号:21701176
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:25.0万元
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批准年份:2017
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负责人:刘彬文
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依托单位:
国内基金
海外基金