[發明專利]一種非線性光學晶體乙二銨五硼酸鋁及其制備和用途

無效

• 申請號: 200810071335.7
• 申請日: 2008-07-03
• 公開（公告）號: CN101619498A
• 公開（公告）日: 2010-01-06
• 發明（設計）人: 楊國昱;榮成
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質結構研究所
• 主分類號: C30B29/54
• 分類號: C30B29/54;C30B7/10;G02B1/04;G02F1/361;H01S3/16
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技術領域

本發明涉及一種非線性光學材料乙二銨五硼酸鋁(化學式： [Al(B₄O₉)(BO)]·NH₃CH₂CH₂NH₃)的制備和應用。

背景技術

非線性光學(Nonlinear?Optics，NLO)是現代光學的一個新領域，是研究在強 光作用下物質的響應與場強呈現的非線性關系的科學。在眾多的非線性光學效 應中，倍頻效應(SHG)是最引人注目也是研究得最多的非線性效應。具有非線性 效應的光學材料在現代科學技術中，特別是若干民用和軍事高科技領域中，例 如光電通訊、光信息存儲、集成電路、光開關、光限制器、彩色激光打印、激 光致盲武器、海洋魚群探測等，都有一系列重要應用。

研究表明硼酸鹽化合物相比其它類型的化合物更易形成非中心對稱的結 構，而非心的結構是產生非線性光學效應的前提條件。因此，長期以來，非線 性光學的硼酸鹽晶體一直是人們的研究熱點。目前已實際應用的非線性光學硼 酸鹽晶體包括LiB₃O₅(LBO)，β-BaB₂O₄(BBO)，BiB₃O₆(BIBO)等。雖然這些 非線性光學材料已廣泛應用于各行各業中，然而，不同的領域對非線性光學材 料的要求也不同，因此不可能有單一非線性光學材料可以最優化應用于所有的 領域。這就對非線性光學材料的多樣性提出了要求，以便在特定的領域可以最 優化的選擇特定的非線性光學材料。所以有必要繼續尋找和發展新的非線性光 學材料。我們通過采用手性的AlO₄基團與非心的聚硼陰離子簇協同組裝成非心 或手性結構的策略，從而得到了性能優越的新型非線性光學材料。

發明內容

本發明的目的在于制備一種非線性光學晶體乙二銨五硼酸鋁(化學式： [Al(B₄O₉)(BO)]·NH₃CH₂CH₂NH₃)，其技術方案如下：

我們選擇異丙醇鋁(Al(i-PrO)₃)，硼酸(H₃BO₃)，乙二胺(C₂H₈N₂)作原 料，其摩爾比為1∶6∶15，采用水和吡啶作混合溶劑，利用異丙醇鋁水解成的 手性AlO₄基團與硼酸聚合成的非心陰離子簇協同組裝，并以雙質子化的乙二胺 (簡稱為己二銨)陽離子作抗衡離子，在水熱條件下得到乙二銨五硼酸鋁的晶 體材料。

我們測得該化合物的單晶結構，其結構參數如下：

化學式為[Al(B₄O₉)(BO)]·NH₃CH₂CH₂NH₃，分子量為303.15，屬單斜晶系， 空間群Pc，單胞參數為a＝6.667(4)，b＝8.151(4)，α＝γ＝90°，β＝ 97.949(8)°，Z＝2。

乙二銨五硼酸鋁的結構為由AlO₄，B₄O₉，BO₃通過共頂點相連成一個復合 AlB₅O₁₃簇，每一個AlB₅O₁₃簇與周圍的六個相同的簇相連而形成具有10元環和 9元環孔道的三維空曠骨架結構，雙質子化的乙二胺作為抗衡陽離子填充在10 元環孔道內。

非線性光學測量表明，乙二銨五硼酸鋁具有優良的非線性光學性能，在1064 nm激光照射下輸出很強的532nm綠光，其粉末SHG系數為KDP的1.9倍，與 LBO相當。

本發明提供的乙二銨五硼酸鋁是通過水(劑)熱合成方法生長出的晶體。 本發明所采用的材料制備方法具有工藝簡單、產率高及重復性好等優點。該材 料的優點是不易溶于一般的溶劑，熱分解溫度點高(空氣氛中可以穩定到380℃)、 光吸收低、透光范圍大。

該發明所制備的非線性光學材料可應用在激光頻率轉換、電光調制、光折 變信息處理等高科技領域。