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    Cryst. Growth Des.: 调控电子供受体自组装提高电子转移效率实现高开关比的SHG材料

    【 2022年01月17日 点击:次 】

    自从上个世纪六十年代发现尿素为激光上转换材料后,非线性光学材料变得越来越重要,这主要是由于其在激光药物治疗、数据存储和光信息领域有着巨大的潜在应用。SHG开关材料则是一种非常重要的非线性光学材料,它可以在外界物理刺激下,实现SHG信号的开与关,进而在光电科技领域具有重要的应用价值。迄今为止,科研工作者在开发设计新型SHG开关材料方面投入大量的精力,发现大部分SHG开关材料都是通过结构异构体化如质子转移,很可能会发生结构上较大变化,块体材料空间限域效应很大程度上限制了异构化,很难实现SHG信号的高开关比。另外,很多SHG开关材料往往要求极其苛刻条件实现SHG信号的开与关。而电子转移型光致变色材料在刺激响应前后结构几乎不改变,能够很好克服空间限域效应的影响,这就意味着电子转移型材料是一种良好的高开关比SHG材料的候选者。

    紫精基金属有机框架材料可以在光、热等外界刺激下发生电子转移,进而改变各个组分的偶极矩和电荷密度,实现SHG信号的开与关。然而,具有SHG高开关比的紫精基材料还非常罕见,因此,亟待我们开发新型的具有SHG高开关比的紫精基变色材料。为了得到SHG高开关比材料,我们引入了平行且共平面排列的硝酸根离子,增强了微观极化率的各向异性;增强电子推拉效应,提高电子转移效率;增加自吸收效应。利用以上策略,合成出一例具有很强的SHG信号的紫精基MOF,{[(CBbpy)Zn3(TBC)(HTBC)(OH)]·NO3}n,表现出具有超大SHG信号开关比性能,其在Nd:YAG脉冲激光(1064 nm)下,信号开关比高达23倍。如此大的SHG开关比很可能是由于大的偶极变化和强的自吸收效应导致的。SHG信号的开与关可循环多次,证明此材料是一种非常有应用价值的SHG开关材料。此外,此材料还表现出非常优异的荧光开关性能。

    相关成果以“A Photochromic Zinc−Viologen Framework with a High-Contrast

    Nonlinear Optical Switchable Behavior”为题发表在国际著名期刊《Cryst. Growth Des》上(2021, 21, 5752−5759;SCI二区)。李士利副教授为论文第一作者,张献明教授为通讯作者。论文链接:https://doi.org/10.1021/acs.cgd.1c00647

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