【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】非線性光學(xué)材料是固體激光器的重要組成部分，作為基準紅外非線性材料的金屬硫化物AgGaS2和AgGaSe2因在紅外區(qū)域的傳輸范圍寬、非線性光學(xué)響應(yīng)大等原因成為首選材料，但它們的抗激光損傷閾值較低，阻礙了其高功率應(yīng)用。
寬帶隙和高熱導(dǎo)率是提升抗激光損傷閾值的關(guān)鍵，然而，隨著帶隙增大，非線性光學(xué)響應(yīng)和熱導(dǎo)率均有下降的趨勢，尋找具有高熱導(dǎo)率的非線性光學(xué)晶體頗具挑戰(zhàn)性。隨著計算技術(shù)的發(fā)展，基于第一性原理的高通量篩選已成為加速新材料發(fā)現(xiàn)的重要方法，而針對非線性光學(xué)材料的篩選通常應(yīng)用于特定的硫化物或硼酸鹽體系，缺少對于更廣泛的化學(xué)空間的探索。此外，篩選或設(shè)計條件集中在大非線性光學(xué)系數(shù)和寬帶隙上，而熱導(dǎo)率因計算資源的限制而較難評估，在高通量篩選中往往被忽視。
近日，中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所晶體材料研究中心報道了一種無偏高通量篩選方法，用于具有高熱導(dǎo)率的非線性光學(xué)材料。該研究首次在非線性光學(xué)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了熱導(dǎo)率的高通量計算，并將熱導(dǎo)率屬性納入非線性光學(xué)晶體的高通量篩選評估體系。研究通過高效、多級的高通量篩選方法，從數(shù)據(jù)庫Material Project的140000多種材料中，篩選得到17種具有高熱導(dǎo)率的非線性光學(xué)候選材料。
它們均具有良好的光學(xué)性能：大的非線性光學(xué)響應(yīng)(0.5-2.9×AgGaS2)、寬帶隙(2.59-4.09 eV)。研究還對篩選得到的化合物Sr2SnS4進行實驗合成，測試了其非線性光學(xué)響應(yīng)，驗證了篩選的有效性。詳細的結(jié)構(gòu)-性能分析揭示了氮化物與硫?qū)倩衔镌诜蔷€性光學(xué)活性基元和熱導(dǎo)率等方面的不同。該研究提出的高通量篩選方法為搜索具有高熱導(dǎo)率的非線性光學(xué)材料提供了強大的工具。
相關(guān)研究成果發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金和中科院等的支持。
靶向高通量篩選的工作流程
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