新型碘酸盐晶体的结构设计及其二阶非线性光学性能研究

以水热反应、超临界水热反应等方法合成新颖结构的金属碘酸盐；引入d0过渡金属ZrO6、WO6、NbO6、TaO6等畸变八面体构筑单元，通过畸变八面体及碘酸根孤对电子协同极化作用，增加获得非中心对称结构化合物的几率；将硼酸根及磷酸根引入到金属碘酸盐中，通过B-O或P-O键的光学活性作用与碘酸根离子的孤对电子协同诱导非中心对称结构的形成，从而得到性能优异的二阶非线性光学材料；通过结构分析、性能测试、电子结构及光学性质理论计算，总结非线性光学性能随结构因素的调控规律，设计合成几种性能优越的新型非线性光学材料；并对具有较高非线性倍频系数、综合性能好的晶体尝试生长其大尺寸晶体，进一步研究其相关物理性能，为新型非线性光学材料的开发与应用打下基础。非线性光学材料在激光及光通讯领域有广泛的应用, 本项目研究属结构化学、固体化学及材料化学等交叉科学, 对于基础研究及新材料的开发都具有重要意义。

非线性光学晶体材料广泛应用于激光及光通讯领域，碘酸盐作为一类已得到应用的非线性光学材料具有微观非线性光学系数大，透过波段宽，能量转换效率高，且易于从水溶液中生长出优质大尺寸晶体等优点，我们对其进行了研究。二阶非线性光学晶体材料在结构上必须是非心的，因此如何设计非心结构的无机晶体材料是关键。我们以水热合成方法，通过两种或多种不对称结构基元如碘酸根、d0-过渡金属畸变八面体、其他孤对电子基团等复合到同一化合物中这一设计思路，得到了多种热稳定性高、非线性光学性能高于目前广泛应用的KDP的新型无机非线性光学晶体。研究了d0-过渡金属的碘酸盐的结构与SHG性能、首次合成同时含d10-与d0-过渡金属离子的碘酸盐、探索了两种孤对电子复合的体系、还研究了具平面四方配位构型贵金属碘酸盐以及后过渡主族元素碘酸盐，合成了一系列的碘酸盐。对非线性光学晶体的晶体生长与理论计算也做了一些工作。在包括 J．Am. Chem. Soc., Chem. Commun., Inorg. Chem., Dalton, CrystEngComm 等国际重要刊物发表标注论文10篇，其中影响因子大于3.0的占9篇，申请国内发明专利3项。