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⬡ 新材料科研进展

中国科学院福建物质结构研究所揭示BBO非线性光学机制

💡这项突破是什么?

图1. a为BBO不对称结构单元在等值面为0.13 e -3处的静电势等值面图,蓝色和红色分别代表正电荷区和负电荷区;b,c,d分别代表O(1)B(1)O(2)、O(3)B(2)O(4)和O(2)Ba(1)O(3)面的实验电子密度梯度轨迹图。图上蓝色点表示键临界点,靠近键临界点的两个数字分别为键电荷和拉普拉斯量。

相关工作以《Nonlinear Optical Mechanism of -BaB2O4 Revealed by Experimental Electron Density》为题,发表在Adv. Opt. Mater. (10.1002/adom.202301897)上,文章链接:https://doi.org/10.1002/adom.202301897。杨龙起博士生(第一作者)主要完成实验和数据分析,陈昱提供高质量的BBO单晶样品,姜小明研究员(通讯作者)提供实验电子结构理论方法与技术支撑,郭国聪研究员(通讯作者)提供想法与实施条件。

实验电子结构研究结合了晶体学实验方法和电子结构的量子理论,是当前国际晶体学研究的前沿领域之一。材料的本征性能主要由其电子结构决定。电子结构可采用电子密度、电子波函数或电子密度矩阵描述,其中电子密度的傅里叶变换(结构因子)可通过散射实验测定,因此,材料电子密度可以从实验上测试获得,称为实验电子密度。而且,通过建立合适的理论模型,采用一定的精修技术,可进一步重构出材料的实验电子波函数或实验电子密度矩阵,用于材料物化性能的计算(姜小明,郭国聪 著,电子结构晶体学,科学出版社,2022年6月)。

此前,该团队也获得了LBO的实验电子结构并提出从实验上确定NLO功能基元的新方法(Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 11799; Natl. Sci. Rev. 2022, 9, nwac017),并在材料功能基元指导高性能NLO材料设计方面取得了系列重要进展(Adv. Sci. 2023, 2207630;ACS Appl. Mater. Interfaces 2022, 14, 4352;Chem. Mater. 2021, 33, 3729;J. Am. Chem. Soc. 2020, 142,10461;Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 4856;ACS Appl. Mater. Interfaces. 2020. 12, 53950;CCS Chem, 2020, 2, 946;Chem. Sci. 2018, 9, 5700; Adv. Opt. Mater. 2018, 1800156; Chem. Mater. 2017, 29, 9200;Chem. Mater. 2017, 29, 1796; Chem. Sci. 2016, 7, 6273;Chem. Mater. 2015, 27, 8189)。

(郭国聪课题组供稿)

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