红外非线性光学晶体作为激光频率转换的关键器件，在全固态激光器中具有广泛的应用。在类金刚石结构化合物中探索具有大倍频及抗损伤的新型中远红外非线性光学材料一直是该领域研究的一个热点。

中国科学院新疆理化技术研究所潘世烈研究员及李俊杰研究员带领的研究团队通过优选四面体结构基元，以类金刚石结构硫属化物为结构模板，设计并合成出具有大带隙的复合碱金属碱土金属四元类金刚石结构红外非线性光学材料Li₄MgGe₂S₇。光学性能测试结果表明，Li₄MgGe₂S₇具有目前报道的四元硫属化合物中最大带隙4.12 eV，同时Li₄MgGe₂S₇表现出较好的倍频效应，约为0.7 ×AgGaS₂，并能实现Ⅰ型相位匹配。理论计算的结果表明，碱金属及碱土金属四面体的引入，有利于增大类金刚石结构的带隙，为后续设计大带隙类金刚石结构材料提供了一个新的思路。该研究成果以“Li₄MgGe₂S₇: The First Alkali and Alkaline-Earth Diamond-Like Infrared Nonlinear Optical Material with Exceptional Large Band Gap”为题发表在《德国应用化学》期刊上（Angew. Chem. Int. Ed., 2021, DOI: 10.1002/anie.202107613）。

此外，该团队在类金刚石结构中通过异价原子替代，在Hg-P-S的体系中开发出一例具有大倍频（3.6 ×AgGaS₂）、综合性能良好的、新型三元硫属缺陷类金刚石结构红外非线性光学材料Hg₃P₂S₈，并成功获得毫米级的高质量单晶。该研究成果以封面论文形式发表在美国化学会出版的《材料化学》期刊上（Chem. Mater., 2021, DOI: 10.1021/acs.chemmater.1c01982）。

图1.（a）垂直于[102]方向的蜂窝层；（b）Li₄MgGe₂S₇的三维类金刚石结构；（c）内径为4.3 ？孔道蜂窝三维结构；（d）Li₄MgGe₂S₇晶体结构中的(Ge₂S₇)^6？二聚体

（来源：中国科学院新疆理化技术研究所）