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有读书笔记Explorations of New Second-Order Nonlinear Optical Materials in the Potassium Vanadyl Iodate System

任敏 添加于 2011-6-10 01:45 | 3068 次阅读 | 0 个评论

  •  作 者

    Sun C-F, Hu C-L, Xu X, Yang B-P, Mao J-G

  •  摘 要

    Four new potassium vanadyl iodates based on lone-pair-containing IO3 and second-order Jahn−Teller distorted VO5 or VO6 asymmetric units, namely, α-KVO2(IO3)2(H2O) (Pbca), β-KVO2(IO3)2(H2O) (P212121), K4[(VO)(IO3)5]2(HIO3)(H2O)2·H2O (P1), and K(VO)2O2(IO3)3 (Ima2) have been successfully synthesized by hydrothermal reactions. α-KVO2(IO3)2(H2O) and β-KVO2(IO3)2(H2O) exhibit two different types of 1D [VO2(IO3)2]− anionic chains. Neighboring VO6 octahedra in the α-phase are corner-sharing into a 1D chain with the IO3 groups attached on both sides of the chain in a uni- or bidentate bridging fashion, whereas those of VO5 polyhedra in the β-phase are bridged by IO3 groups into a right-handed helical chain with remaining IO3 groups being grafted unidentately on both sides of the helical chain. The structure of K4[(VO)(IO3)5]2(HIO3)(H2O)2·H2O contains novel isolated [(VO)(IO3)5]2− units composed of one VO6 octahedron linked to five IO3 groups and one terminal O2− anion. The structure of K(VO)2O2(IO3)3 exhibits a 1D [(VO)2O2(IO3)3]− chain in which neighboring VO6 octahedra are interconnected by both oxo and bridging iodate anions. Most interestingly, three of four compounds are noncentrosymmetric (NCS), and K(VO)2O2(IO3)3 displays a very strong second-harmonic generation response of about 3.6 × KTP, which is phase matchable. It also has high thermal stability, a wide transparent region and moderate hardness as well as an excellent growth habit. Thermal analyses and optical and ferroelectric properties as well as theoretical calculations have also been performed.

  •  详细资料

    • 文献种类:期刊
    • 期刊名称: Journal of the American Chemical Society
    • 期刊缩写: J. Am. Chem. Soc.
    • 期卷页: 2011年  第133卷 第14期 5561-5572页
    • ISBN: 0002-7863

  • 相关链接 DOI URL 

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    碘酸盐二阶非线性光学晶体设计与合成获进展

    碘酸盐二阶非线性光学晶体的设计与合成
     
    二阶非线性光学材料广泛应用于激光及光通讯领域，而金属碘酸盐晶体因具有较强的倍频效应、较宽的透过波段、较高的热稳定性和光学损伤阈值，在二阶非线性光学晶体材料领域占有非常重要的地位。设计二阶非线性光学材料的关键是如何诱导无心结构的形成及如何增加化合物的极化率。
     
    中科院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室毛江高研究员领导的课题组在国家杰出青年 基金和国家基金重点项目的资助下，提出将碘酸根与d0电子构型过渡金属的畸变八面体如VO6、NbO6等两种不对称无机结构基元复合到同一化合物中的思 路，利用两种不对称构筑基元极化作用的叠加来增大获得非中心对称结构的几率并提高其光学性能。
     
    在这一学术思想指导下，该课题组得到了系列稳定性高、二阶非线性光学性能高于目前广泛应用 的KDP（KH2PO4）或KTP（KTiOPO4）的新型无机碘酸盐二阶非线性光学晶体，其中K(VO)2O2(IO3)3表现出非常高的倍频效应，在 2.05微米激光下为KTP的3.6倍，而且是相位匹配的，同时具有较高的热稳定性（335 °C）、宽的透过波段和优良的晶体生长习性，因此该化合物是一种具有潜在应用价值的二阶非线性光学晶体材料。
     
    相关研究结果以全文形式发表在《美国化学会志》上（J. Am. Chem. Soc.，2011，133，5561-5573）。
     
    该课题组此前还得到了层状结构的NaVO2(IO3)2(H2O)，其粉末倍频系数高达KDP的20倍而且是相位匹配的，热稳定性达220 ºC（Chem. Mater.，2010, 22, 1545–1550），目前已生长出其厘米级的大晶体。利用d0电子构型的Nb5+与碘酸根的复合合成了BaNbO(IO3)5，其粉末倍频系数约为KDP的14倍，而且是相位匹配的，热稳定性高达420 ºC（J. Am. Chem. Soc. 2009，131，9486-9487）。
     
    这些结果为今后新型碘酸盐二阶非线性光学晶体材料的设计提供了有价值的研究思路。（来源：中科院福建物质结构研究所）
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