लेजर आवृत्ति रूपांतरण के लिए प्रमुख उपकरणों के रूप में इन्फ्रारेड नॉनलाइनियर ऑप्टिकल क्रिस्टल (एनएलओसी) का सभी-ठोस-अवस्था वाले लेजर में महत्वपूर्ण अनुप्रयोग है। वर्तमान वाणिज्यिक आईआर नॉनलाइनियर ऑप्टिकल क्रिस्टल में मुख्य रूप से टेट्राहेड्रल समूहों से बने च्लोकोपाइराइट-प्रकार के यौगिक शामिल हैं, जैसे कि AgGaS2 (AGS), AgGaSe2 और ZnGeP2 (ZGP)। हालाँकि, अपने संबंधित आंतरिक प्रदर्शन दोषों के कारण, ये सामग्रियां अब वर्तमान अवरक्त लेजर प्रौद्योगिकी विकास की मांगों को पूरी तरह से संतुष्ट नहीं कर सकती हैं। इसलिए, मौजूदा सामग्री गुणों की सीमाओं को तोड़ने और नवीन संरचनाओं के साथ नई उच्च प्रदर्शन वाली अवरक्त नॉनलाइनियर ऑप्टिकल सामग्री प्राप्त करने के लिए नए रूपांकनों या नई रणनीतियों के आधार पर नई इन्फ्रारेड नॉनलाइनियर ऑप्टिकल सामग्री के डिजाइन की तत्काल आवश्यकता है।
झिंजियांग इंस्टीट्यूट ऑफ फिजिकल एंड केमिकल टेक्नोलॉजी, चाइनीज एकेडमी ऑफ साइंसेज का क्रिस्टल सामग्री अनुसंधान केंद्र नए ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक कार्यात्मक क्रिस्टल के अनुसंधान के लिए समर्पित किया गया है। पिछले अध्ययनों से पता चला है कि पारा में एक अद्वितीय इलेक्ट्रॉनिक विन्यास है, जो अत्यधिक ध्रुवीकृत एचजी 2+ आयनों के निर्माण के लिए अनुकूल है, जिसके परिणामस्वरूप एक महत्वपूर्ण गैर-रेखीय ऑप्टिकल प्रतिक्रिया होती है। इस बीच, एचजी के पास प्रचुर मात्रा में समन्वय रूप हैं और यह सल्फर तत्वों के साथ बंधन की प्रक्रिया में रैखिक [HgSe2], समतलीय [HgSe3] और त्रिकोणीय-शंक्वाकार [HgQ4] (Q=S, Se) गैर-रेखीय रूप से सक्रिय रेडिकल बना सकता है। बॉलिंग के पांचवें नियम (बचत नियम) की सीमा के कारण, अधिकांश पूर्व-संश्लेषित एचजी-आधारित सल्फर यौगिकों में केवल एक गैर-रेखीय प्रतिक्रियाशील रूपांकन होता है, और [एचजीक्यू4] टेट्राहेड्रा से बने यौगिक प्रमुख होते हैं, जो रासायनिक और संरचनात्मक को सीमित करता है एचजी-आधारित यौगिकों की विविधता। पिछले शोध के आधार पर, चीनी विज्ञान अकादमी के झिंजियांग इंस्टीट्यूट ऑफ फिजिक्स एंड केमिस्ट्री के क्रिस्टल मैटेरियल्स रिसर्च सेंटर में शोधकर्ता पैन शिली और शोधकर्ता ली जुन्जी के नेतृत्व में शोध टीम ने "थ्री-इन-वन" डिजाइन रणनीति का प्रस्ताव रखा। एचजी-आधारित सल्फर यौगिकों की प्रणाली, यानी, "बचत" की सीमा को तोड़ने के प्रयास में तीन प्रकार के गैर-रैखिक रूप से सक्रिय लेकिन ［HgQn] (एन=2, 3, 4) समूहों की विभिन्न ध्रुवीकरणीयता अनिसोट्रॉपी नियम" को एक ही यौगिक में, और पहले पारा-आधारित अवरक्त गैर-रेखीय ऑप्टिकल सामग्री Hg7P2Se12 (HPSe) को संश्लेषित किया, जिसमें एक ही समय में [HgSe2], [HgSe3], और [HgSe4] शामिल हैं। यौगिक दो-माइक्रोमीटर प्रकाश स्रोत के तहत एक बड़े दूसरे क्रम के ऑक्टेव प्रतिक्रिया (∼1 × AGS) को प्रदर्शित करता है, और क्रिस्टल में एक विस्तृत अवरक्त कटऑफ (∼22.8 μm) और एक उच्च लेजर क्षति सीमा (∼2 × AGS) है, यह सुझाव देते हुए कि "संरक्षण के नियम" को तोड़ना और समूहों की विविधता को बढ़ाना डिज़ाइन के लिए एक प्रभावी रणनीति है। इससे पता चलता है कि "बचत नियम" को तोड़ना और समूहों की विविधता को बढ़ाना नई संरचना और उत्कृष्ट प्रदर्शन के साथ नई इन्फ्रारेड नॉनलाइनियर ऑप्टिकल सामग्री को डिजाइन करने के लिए एक प्रभावी रणनीति है। यह परिणाम शोधकर्ताओं को उत्कृष्ट व्यापक प्रदर्शन के साथ अधिक नई इन्फ्रारेड नॉनलाइनियर ऑप्टिकल सामग्रियों का पता लगाने के लिए प्रेरित करेगा।
शोध के परिणाम विली द्वारा एडवांस्ड फंक्शनल मटेरियल्स में पूर्ण पाठ में प्रकाशित किए गए थे, जिसमें झिंजियांग इंस्टीट्यूट ऑफ फिजिक्स एंड केमिकल टेक्नोलॉजी (XICT) एकमात्र समापन इकाई के रूप में, शिलियू पैन और जुन्जी ली संबंधित लेखक और पोस्टडॉक्टरल साथी यू चू और डॉक्टरेट छात्र थे। होंगशान वांग सह-प्रथम लेखक के रूप में। शोध कार्य को चीनी विज्ञान अकादमी के प्रतिभा कार्यक्रम, चीन के राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन और झिंजियांग स्वायत्त क्षेत्र के प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन द्वारा वित्त पोषित किया गया था।
चित्र 1 एचपीएसई क्रिस्टल की संरचना और ऑप्टिकल गुण। (ए) एचपीएसई एकल क्रिस्टल के एक्सआरडी पैटर्न (डाला गया आंकड़ा एचपीएसई की एक ऑप्टिकल तस्वीर है); (बी) एचपीएसई, एजीएस और जेडजीपी सिंगल क्रिस्टल के आईआर ट्रांसमिशन पैटर्न (डाला गया आंकड़ा एचपीएसई, एजीएस और जेडजीपी की एक ऑप्टिकल तस्वीर है); (सी) एचपीएसई नमूनों का पाउडर दोगुना प्रभाव; (डी) एचपीएसई एकल क्रिस्टल का यूवी ट्रांसमिशन स्पेक्ट्रा; और (ई) ऑप्टिकल सामग्रियों की ऑप्टिकल ट्रांसमिशन रेंज का विशिष्ट सेलेनाइड आईआर नॉनलाइनियर सांख्यिकीय विश्लेषण। जहां नीला रंग उच्च संप्रेषण क्षेत्र का प्रतिनिधित्व करता है।
