非线性光学（NLO）晶体是全固态激光器的核心部件之一。探索兼具大的倍频效应和短的相位匹配截止波长的短波紫外非线性光学晶体一直是一项迫切且极具挑战的课题。

在中科院战略性先导科技专项、国家自然科学基金等项目的资助下，福建物构所中科院光电材料化学与物理重点实验室叶宁课题组基于功能基元替换的思想，以平面三角形基团[CO3]2-和四面体基团ZnO2(OH)2分别替换KBBF结构中的[BO3]3-和BeO3F基团，首次在碳酸盐体系中成功构筑一例完全具备KBBF结构特征的新型羟基碳酸盐紫外非线性光学晶体——NaZnCO3(OH)。与KBBF结构中的[BO3]3-基团一样，该晶体中的[CO3]2-基团保持平行共面一致排列，更为优异的是，该晶体中ZnO2(OH)2四面体基团不仅实现了上下功能层之间的完全自连接，而且通过适宜的排列为晶体倍频效应的提升做出了显著贡献。这些结构特征使得该晶体的倍频效应达到5.2倍KDP，双折射率达到0.114（@1064nm），通过理论计算得到的最短相位匹配波长可以达到201nm。说明该晶体是一例优秀的短波紫外非线性光学晶体备选材料。该晶体独特的结构构型也将为新型紫外甚至深紫外非线性光学晶体的设计提供新的思路。

相关成果发表在《美国化学会志》上（J. Am. Chem. Soc., 2020, 10.1021/jacs.0c09866），彭广副研究员为该论文第一作者，叶宁研究员为通讯作者。

此前，该研究团队在紫外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了系列研究成果（J. Am. Chem. Soc., 2019, 141, 8, 3390-3394；J. Am. Chem. Soc., 2018, 140, 22, 6814-6817；J. Am. Chem. Soc., 2018, 140, 11, 3884-3887；Angew. Chem. Int. Ed., 2020, 59, 15978-15981；Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 8968-8972；Chem. Mater., 2019, 31, 1, 52-56；Chem. Mater., 2017, 2, 896-903；Chem. Mater., 2016, 28, 2301-2307；Chem. Commun., 2018, 54, 1445-1448；Chem. Commun., 2017, 53, 9398-9401；J. Mater. Chem. C, 2018, 6, 6526-6533；J. Mater. Chem. C, 2017, 5, 8758-8764）。

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.0c09866

（叶宁课题组供稿）

（来源：中国科学院福建物质结构研究所）