近日，美国化学学会会刊(J.Am.Chem.Soc.2015,DOI:10.1021/jacs.5b07920)以MetalThiophosphateswithGoodMid-InfraredNonlinearOpticalPerformances:AFirst-PrinciplesPredictionandAnalysis为题，公开发表了化学系所功能材料与激光技术院重点实验室晶体中心林哲帅课题组的研究工作。　　中红外(波长2-8m)激光变频材料在化学、信息、生物、远程通讯和光电对付等领域具备十分最重要的应用于，但目前已找到的材料还无法符合工业和商业的市场需求。通过高通量研究平台，可以很大的提升这些光电功能材料的研发效率和减少研发成本，取得具备自律知识产权的杰出材料。

为了构建从单一目标的计算出来材料学向材料基因工程的改变，林哲帅课题组从原子结构和化学组分抵达，对亟需发展的中红外激光变频材料展开大规模计算出来仿真，进而了解解读其结构、组分和性能之间的构效关系，他们基于系统的第一性原理计算出来研究首次明确提出目前还没引发注目的金属硫磷(P-S)化物将是一个具备潜在出色性能的中红外非线性光学体系。　　优质的中红外激光变频材料，必须超过激光变频效应(倍频系数dij)和外用激光受损阈值(对应带上隙Eg)的均衡，即坐落于如图的绿色区域(Eg3.5eV,dij20KDP)。

迄今为止，大部分已找到的材料都无法超过此拒绝。课题组研究人员首次系统地搜寻了所有具备有心结构的M-N-P-S型金属-硫磷化物(M为碱金属碱土金属阳离子;N为中心配位阳离子)，他们按照材料的微观基团配位环境将此化合物体系分为四类，分别包括孤立无援的P-S基团、二阶姜泰勒效应的阳离子、孤对电子效应的阳离子、以及较短半径较低配位的阳离子等。经过对这些材料基因信息的预测和分析，他们说明了具备孤立无援硫磷基团的体系的光学各项异性无法符合中红外变频的拒绝;而具备二阶姜泰勒效应和孤对电子效应的体系带上隙较低(Eg3eV)，也难以实现Eg和dij的均衡。

与之对比，具备较短半径较低配位阳离子的体系，可以呈现出Eg和dij很好的均衡(坐落于图中的绿色区域)，需要较好地符合杰出中红外非线性光学晶体的性能条件。具备杰出中红外非线性光学性能的金属硫磷化合物：第一性原理预测和分析　　与姚吉勇研究员合作展开的实验制备和光学测试也证实了第一性原理预测和计算出来的结果。本工作为杰出中红外非线性光学材料的探寻获取了结构选型参照标准，对于非常丰富这一最重要的光电功能材料的探寻和设计思路具备最重要起到。

　　涉及研究工作获得了国家自然科学基金委、科技部863计划的大力支持。

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