非心对称结构重金属硫属材料计算设计和光，电功能模拟

Heavy metal chalcogenides with noncentrosymmetrical structure are important and rich sources of mid- and far-infrared electro-optical and frequency doubling materials. Furthermore, it is important applications for mid- and far-infrared nonlinear optical (NLO) materials in deep space exploration, laser infrared countermeasures, optical information technology, etc. According to the needs of national strategies and scientific development of photonic and electronic materials, we will prepair the materials with the mid- and far-infrared NLO properties, in views of optimized acenter primitiveness including S/Se/Te elements, and the structural predications and optics simulations of the aggregate of the initial groups, as well as the researchs of structures and properties for entity compounds in accordance with the pre-set goals of photophysical properties. At the same time, we will also conclude the prefered rules of initial groups and the relationship between crystal structures and photophysical properties of materials,in order to successfully achieve the preparations of infrared NLO materials by the driven of performance targets and guidence of theoretical information. The features and innovative of this project are (1) the constructions of model speices and the computational simulate of their structures by performance-driven, （2） the experimental evidences under the theoretical guide. Research capacity to be carried out in this subject, which not only meets the national strategic and economic needs, but also has great significance and the active role of climbing the forefront of world sciences.

非心对称结构重金属硫属化合物是中、远红外倍频和电光材料重要和丰富来源，而且中远红外非线性光学材料在深空探测、激光红外对抗、光电信息技术等方面有重要的应用。本课题根据国家战略和科学发展对光电信息功能材料的需求，按照预先设定的中远红外非线性光物理性能的目标, 通过非心硫属基元的优选和多基元聚集体的模拟构筑、结构预测、光物理性能计算模拟、以及实体化合物结构和性能考证，拟制备出按目标要求的重金属硫属中远红外非线性光学材料;同时总结出基元优选规则和材料结构与光物理性能关系,成功实现性能目标驱动和理论信息导引的红外非线性材料制备。本申请项目的特色和创新在于：通过性能驱动构筑模型物和对其结构进行计算模拟、在理论预测结果导引下开展实验考证。项目拟开展的研究工作不仅满足国家战略和经济需求、而且对攀登世界科学前沿都有重要意义和积极作用。

非心对称结构重金属硫属化合物是中、远红外倍频和电光材料重要和丰富来源，而且中远红外非线性光学材料在深空探测、激光红外对抗、光电信息技术等方面有重要的应用。本课题根据国家战略和科学发展对光电信息功能材料的需求，按照预先设定的中远红外非线性光物理性能目标, 通过非心硫属基元的优选和多基元聚集体的模拟构筑、结构预测、光物理性能计算模拟、以及实体化合物结构和性能考证，制备出按目标要求的重金属硫属中远红外非线性光学材料;同时总结出基元优选规则和材料结构与光物理性能关系。本申请项目的特色和创新在于：通过性能驱动构筑模型物和对其结构进行计算模拟、在理论导引下开展实验考证。该研究工作不仅满足国家战略和经济需求、而且对攀登世界科学前沿都有重要意义和积极作用。取得主要研究结果:. 以X—Se具有共价作用的三个XSe4 (X = Pb，Ga，Ga／Si; 或Ga/Ge）四面体非心色团作为极性材料基因，在一定条件下发育生长成非心对称结构的二个四元硒化物PbGa2SiSe6和PbGa2GeSe6, 在中低温度（550 ℃）时采用固体自熔方法，合成了一种新的非中心对称极性硫化物PbGa2GeS6，利用传统的固相法合成得到一种新的非心对称结构四元硫碲化物Ba5In4Te4S7，固相合成一系列非心对称固溶体Ba10In6Zn7S26-nZnS (n= 2, 3, 4, 5, 12, 14, 18, 28)和三种新颖非心结构硫属化合物Ba13In12Zn7S38、Ba6In6Zn4Se19 和 Ba6In6Zn4S9Se10。通过X-射线单晶和粉末衍射分析研究了这些化合物的结构特征，利用多种谱学方法和计算手段研究了化合物的光吸收，红外透过宽度，能带结构特征和导带—价带带隙。利用粉末粒度相关的非线性光学强度测量，研究了它们的倍频响应强度和相位匹配性质，发现一些在中远红外区有良好应用前景的硫属化合物晶体材料。. 利用Delta 函数组合性质，导出直接计算固体材料非线性光学磁化率数学表达式，并编制成的计算软件用于计算多种硫属化合物不同光学过程的光磁化率，分析和辨认贡献于材料非线性响应的主要成分。利用差频光学过程光磁化率评估太赫磁源转换效率和光参下转换过程光-物质作用度。自发光参下转换是获得量子纠缠最可信和最通用的方法，是实现量子通讯，量子测量和量子信息重要的技术途径。