中國科學(xué)院福建物構(gòu)所利用稀土氧化物和高碘酸在磷酸中進行水熱反應(yīng)，首次合成了含有I5O14五聚體的兩例稀土聚碘酸鹽倍頻晶體。
金屬碘酸鹽晶體具有強的倍頻效應(yīng)、較寬的透過波段、較高的熱穩(wěn)定性。設(shè)計具有強倍頻效應(yīng)的金屬碘酸鹽的思路在於如何誘導(dǎo)無心結(jié)構(gòu)的形成及如何增加化合物的極化率。在碘酸鹽體系中引入強畸變的d0-TM（過渡金屬）多面體或者孤對電子化學(xué)立體活性的鉍氧/氟框架，均能有效地設(shè)計合成新型碘酸鹽非線性晶體。將強極化率的IO3- 和IO43- 基團縮合形成新型聚碘酸根基團的方法是一種設(shè)計高性能倍頻晶體的新思路。但是聚碘酸鹽的合成條件很苛刻，富有挑戰(zhàn)性，目前僅發(fā)現(xiàn)I2O5、I3O8 和I4O11 三種孤立的聚碘酸根基團。
在國家基金委面上項目、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項等資助下，中科院福建物構(gòu)所結(jié)構(gòu)化學(xué)國家重點實驗室研究員毛江高團隊提出了以磷酸為反應(yīng)介質(zhì)的新合成方法，他們利用稀土氧化物（RE2O3）和高碘酸（H5IO6）在磷酸（H3PO4）中進行水熱反應(yīng)（1），首次合成了含有I5O14五聚體的兩例稀土聚碘酸鹽倍頻晶體：REI5O14 (RE = Y， Gd)。
REI5O14 (RE= Y and Gd) 結(jié)晶於極性空間群Cm。其中I5O14由三個IO4和兩個IO3通過共頂角連接形成半圓形構(gòu)型，具有較高的極化率。I5O14基團在單胞排列整齊，因此YI5O14 和GdI5O14均展現(xiàn)出了優(yōu)異的倍頻性能，分別為KDP的14倍和15倍。理論計算表明，I5O14多聚體對於YI5O14和GdI5O14倍頻性能的貢獻率分別為91.28%和92.62%。此外， 這兩個晶體在可見到中紅外波段均具有很好的透過性能。同傳統(tǒng)的水熱合成相比，磷酸能夠有效地增強反應(yīng)媒介的粘稠度，從而有利於碘酸根的聚合。該研究結(jié)果有望為碘酸鹽NLO晶體的設(shè)計與合成提供一條簡便有效的新策略。
相關(guān)結(jié)果線上發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》（Angew. Chem. Int. Ed.）上，文章第一作者為博士生陳瑾 (DOI: 10.1002/anie.201904383)。
