中心磷属长波红外非线性光学晶体获得新进展
红外非线性光学晶体能够通过频率转换作用产生中红外可调谐激光，被广泛地应用于民用与军事领域。目前商用的红外非线性光学晶体硫镓银、硒镓银和磷锗锌，由于一些自身的缺陷，已经不能满足日益增长的市场需要。所以，急需探索性能更加优异的中红外非线性光学材料。类金刚石型磷属化合物非线性光学材料通常展示了很大的倍频系数、很高的热导率以及较宽的带隙，因此磷属化合物是合适的红外非线性光学材料的候选体系。但是目前几乎所有二元、三元类金刚石型磷属化合物均不能实现倍频效应、激光损伤阈值、双折射率以及红外透过范围之间的平衡，因此需要设计和合成优良综合性能的类金刚石型磷属化合物材料。
中心叶宁研究团队从“刚柔并济”这一太极智慧中得到灵感，以ZnGeP2的黄铜矿结构为原型，采用“刚柔耦合”的元素匹配策略，在结构中同时引入刚性基团SiP4四面体和柔性基团InP4四面体，成功合成了首例四元类金刚石结构晶体Mg2In3Si2P7。该晶体具有很强的倍频效应（磷锗锌的2倍，硫镓银的7.1倍），合适的带隙（2.21 eV）和大的双折射率（0.107）以及宽的红外截止边（16.4 μm），成功实现了它们之前的平衡甚至可以说是同步提升。该工作不仅为先进红外非线性光学晶体的设计提供了一条新的思路，也将激励研究者们探索更多的类金刚石型磷属非线性光学材料。
该成果发表在近期的《美国化学会志》（J. Am. Chem. Soc. 10.1021/jacs.1c03930）。