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福建物构所稀土碘酸盐倍频晶体设计与合成获进展

发布日期:2019年06月27日    浏览次数:233

    金属碘酸盐晶体具有强的倍频效应、较宽的透过波段、较高的热稳定性。设计具有强倍频效应的金属碘酸盐的思路在于如何诱导无心结构的形成及如何增加化合物的极化率。在碘酸盐体系中引入强畸变的d0-TM(过渡金属)多面体或者孤对电子化学立体活性的铋氧/氟框架,均能有效地设计合成新型碘酸盐非线性晶体。将强极化率的IO3- 和IO43- 基团缩合形成新型聚碘酸根基团的方法是一种设计高性能倍频晶体的新思路。但是聚碘酸盐的合成条件很苛刻,富有挑战性,目前仅发现I2O5、I3O8 和I4O11 三种孤立的聚碘酸根基团。


  在国家基金委面上项目、中国科学院战略性先导科技专项等资助下,中科院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室研究员毛江高团队提出了以磷酸为反应介质的新合成方法,他们利用稀土氧化物(RE2O3)和高碘酸(H5IO6)在磷酸(H3PO4)中进行水热反应(1),首次合成了含有I5O14五聚体的两例稀土聚碘酸盐倍频晶体:REI5O14 (RE = Y, Gd)。


  REI5O14 (RE= Y and Gd) 结晶于极性空间群Cm。其中I5O14由三个IO4和两个IO3通过共顶角连接形成半圆形构型,具有较高的极化率。I5O14基团在单胞排列整齐,因此YI5O14 和GdI5O14均展现出了优异的倍频性能,分别为KDP的14倍和15倍。理论计算表明,I5O14多聚体对于YI5O14和GdI5O14倍频性能的贡献率分别为91.28%和92.62%。此外,这两个晶体在可见到中红外波段均具有很好的透过性能。同传统的水热合成相比,磷酸能够有效地增强反应媒介的粘稠度,从而有利于碘酸根的聚合。该研究结果有望为碘酸盐NLO晶体的设计与合成提供一条简便有效的新策略。


  相关结果在线发表在《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed.)上,文章第一作者为博士生陈瑾 (DOI: 10.1002/anie.201904383)。

 

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