Niet-lineaire optische (NLO) kristallen hebben een frequentieomzettingsvermogen dat belangrijk is voor nationale defensie en civiele toepassingen. Noncentrosymmetrie (NCS) is een vereiste voor tweede-orde NLO-materialen, maar het ontwerpen van NCS-structuren is een uitdagende taak.

In een studie gepubliceerd in de Tijdschrift van de American Chemical Society , een groep onder leiding van Prof. Guo Guocong van het Fujian Institute of Research on the Structure of Matter (FJIRSM) van de Chinese Academie van Wetenschappen, rapporteerde twee nieuwe NCS-zoutinclusie-chalcogeniden:ABa ₂ Cl en Ga ₄ S ₈ (A =Rb, C's), wat de eerste voorbeelden zijn die zijn bereikt door door polykation-substitutie geïnduceerde centrosymmetrie (CS)-naar-NCS-transformatie en NLO-functionele motiefordening.

De onderzoekers construeerden de [Ga ₄ S ₈ ] ₄ - lagen in RbGaS ₂ door apex-sharing T2-supertetraëders Ga ₄ S ₁₀ . Hoewel de [Ga ₄ S ₈ ] ₄ unit is NLO-actief, RbGaS ₂ kan geen tweede harmonische generatie (SHG) efficiëntie produceren omdat de naburige [Ga ₄ S ₈ ] ₄ lagen in zijn structuurstapel in een back-to-back-stijl, wat resulteert in een CS-ruimtegroep van C2/c en hun hyperpolariseerbaarheid opheft.

Daarom, de onderzoekers zijn erin geslaagd om de Rb+ in RbGaS . te vervangen ₂ met acentrische polykation [ClA ₂ Ba ₃ ] ₇ ⁺ via de zout-inclusiesynthesemethode, waardoor twee nieuwe NCS-sulfiden, [ABa ₂ Cl][Ga ₄ S ₈ ] (A =Rb, C).

Ze ontdekten dat de ordelijke opstelling van NLO-actief T2-supertetraëdrische Ga ₄ S ₁₀ motieven die het gevolg zijn van het sjablooneffect van polykation [ClA ₂ Ba ₃ ] ₇ ⁺ is verantwoordelijk voor de opmerkelijke SHG-intensiteiten (10,4-15,3× KH ₂ PO ₄ (KDP) bij 1064 nm; 0,9–1,0×AgGaS ₂ bij 1910 nm).

Die experimentele resultaten, samen met hoge door laser veroorzaakte schadedrempels (11–12×AgGaS ₂ ), breed transparant venster (0,4-12,3 m), en fase-aanpasbaar gedrag, geef aan dat [ABa ₂ Cl][Ga ₄ S ₈ ] (A =Rb, Cs) zijn veelbelovende NLO-materialen met een breed spectrum die worden gebruikt in zowel Vis- als IR-regio's.

Dit onderzoek biedt een effectieve aanpak voor het ontwerpen van nieuwe NLO-materialen.