[發(fā)明專利]五核異金屬原子簇化合物作為二階非線性光學(xué)材料的應(yīng)用

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810071787.5
• 申請(qǐng)日: 2008-09-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101676786A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-03-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳克琛;韋永勤;和建剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所
• 主分類號(hào): G02F1/355
• 分類號(hào): G02F1/355
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及新型二階非線性光學(xué)材料。四個(gè)五核異金屬原子簇化合物具有較大的一階超極化率，其晶體呈非中心對(duì)稱，在中遠(yuǎn)紅外波段透過(guò)，是潛在的二階紅外非線性光學(xué)材料。

背景技術(shù)

非線性光學(xué)材料是激光技術(shù)重要的基礎(chǔ)材料，在高科技信息技術(shù)研究中占有重要的地位。自從1961年Franken等人首次發(fā)現(xiàn)了倍頻效應(yīng)以來(lái)，非線性光學(xué)在光學(xué)領(lǐng)域中就一直長(zhǎng)盛不衰。經(jīng)過(guò)半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，不僅具備了深厚的理論基礎(chǔ)，而且眾多的光電子器件在激光頻率轉(zhuǎn)換、光調(diào)制等方面得到了廣泛應(yīng)用。

由于中遠(yuǎn)紅外二階非線性光學(xué)材料在遠(yuǎn)距離通訊、光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、激光遙感等領(lǐng)域中發(fā)揮著重要的作用，其研發(fā)受到廣泛重視。半導(dǎo)體非線性光學(xué)材料如單晶Se、AgGaS₂、Ag₃AsS₃在1.5μm-10.0μm紅外波段透過(guò)，具有顯著的宏觀倍頻效益，但低損傷閥值、光學(xué)響應(yīng)慢和不易培養(yǎng)大單晶限制了它們的應(yīng)用。金屬原子簇化合物具有豐富的電荷轉(zhuǎn)移、光學(xué)響應(yīng)快、結(jié)構(gòu)多變而且分子設(shè)計(jì)具有更高的靈活性，是潛在的非線性光學(xué)材料。金屬原子簇化合物在三階非線性光學(xué)上的顯著性質(zhì)被廣泛報(bào)道，其二階非線性光學(xué)性質(zhì)卻很少涉及。尋找一種具有非中心對(duì)稱的晶體結(jié)構(gòu)、較大一階超極化率和在中遠(yuǎn)紅外透過(guò)的金屬原子簇化合物，對(duì)非線性光學(xué)的發(fā)展將具有積極的推進(jìn)作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是研發(fā)在紅外波段透過(guò)的金屬原子簇二階非線性光學(xué)材料。我們找到一類五核異金屬原子簇化合物[WS₄Cu₂Br₂Py₆](1)、[WS₄Cu₂I₂Py₆]

(2)、[MoS₄Cu₂Br₂Py₆](3)、[MoS₄Cu₂I₂Py₆](4)。它們具有較大的一階超極化率、其晶體按非中心對(duì)稱空間群Fdd2排列、在中遠(yuǎn)紅外波段透過(guò)，是潛在的二階紅外非線性光學(xué)材料。

四個(gè)五核異金屬原子簇化合物的合成已有報(bào)道。我們按文獻(xiàn)合成了這四個(gè)五核異金屬原子簇化合物，利用超瑞利散射技術(shù)(HRS)測(cè)量了它們?cè)?064nm下的一階超極化率β₁₀₆₄(表1)

表1四個(gè)五核異金屬原子簇化合物的一階超極化率(×10^-30esu)

迄今，金屬原子簇化合物一階超極化率的測(cè)量還未見(jiàn)報(bào)道。我們第一次報(bào)道了具有較大一階超極化率的五核異金屬原子簇化合物。如化合物2的β₁₀₆₄＝319×10^-30esu，其數(shù)值是有機(jī)尿素的50倍。

四個(gè)化合物的晶體堆積方式相似，呈非中心對(duì)稱空間群Fdd2排列。空間群Fdd2屬于不可約群C_2v，其二重對(duì)稱軸與四個(gè)化合物的晶軸c平行，而且晶胞中16個(gè)分子的偶極距統(tǒng)一朝晶軸c排列。如此理想的非中心對(duì)稱晶體排列方式和較大的一階分子超極化率保證了它們顯著的宏觀倍頻效應(yīng)。利用加和模型計(jì)算得到化合物2的宏觀二階極化率χ⁽²⁾＝319×d₃₆(KDP)。紅外光譜測(cè)試表明，四個(gè)化合物在紅外波段2.5μm-6.2μm透過(guò)(附圖1)，是潛在的二階紅外非線性光學(xué)材料。

附圖說(shuō)明

圖1四個(gè)化合物的紅外光譜圖[WS₄Cu₂Br₂Py₆](a)，[WS₄Cu₂I₂Py₆](b)，[MoS₄Cu₂Br₂Py₆](c)，[MoS₄Cu₂I₂Py₆](d)。

圖2超瑞利散射(HRS)示意圖，其中：LP，長(zhǎng)波帶通濾波器；HW，半波片；P偏振片；BS，分束鏡；EM，功率計(jì)；L，長(zhǎng)焦透鏡；S，樣品池；CL，收集棱鏡；M，單色儀；PMT，光電倍增管；D0，數(shù)字示波器。

具體實(shí)施方式