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。

在中国科学院战略性先导科技专项（B类）“结构与功能导向的新物质创制”、国家自然科学基金等项目的资助下，中科院光电材料化学与物理重点实验室叶宁研究团队从“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。

该论文的第一作者是福建物构所陈金东博士，通讯作者为叶宁研究员和林晨升研究员，发表在近期的《美国化学会志》（J. Am. Chem. Soc. 10.1021/jacs.1c03930）。

此外，该研究团队近期在中红外NLO材料的设计、合成、晶体生长和非线性性能研究方面也取得系列研究进展（Angew. Chem., Int. Ed. 2020, 59, 23549-23553; Adv. Opt. Mater. 2021, 9, 2002176; Chem. Mater. 2021, 33, 1462-1470; Chem. Mater. 2020, 32, 10246-10253; Chem. Mater. 2020, 32, 7958–7964; Chem. Mater. 2020, 32, 2615–2620，Chem. Mater. 2019, 31, 10170-10177）。 

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.1c03930

（科技处供稿）