天津理工大学叶宁、陈金东团队《JACS》：提出“多柔度基团协同极化”新策略，实现磷属红外非线性光学晶体性能突破

本文针对红外非线性光学晶体领域长期存在的性能瓶颈——大非线性系数、高激光损伤阈值与宽红外透过范围难以兼顾的问题展开研究。天津理工大学叶宁、陈金东团队提出“多重柔度基团协同极化”新策略，在类金刚石型化合物中首次发现非线性光学系数dijk与平均柔度因子F的六次方正比关系（dijk∝F⁶）。基于此，团队成功设计并合成了新型磷属晶体Cd₂In₃Si₂P₇（CISP），该晶体通过引入CdP₄、InP₄和SiP₄三种不同柔度的四面体基团，实现协同极化效应。实验表明，CISP在2050 nm激光下倍频效应达AgGaS₂的8.8倍和ZnGeP₂的2.5倍，创磷属晶体最高纪录；同时具备高非线性系数（d₂₂=137.6 pm/V，d₂₃=89.3 pm/V @1500 nm）、高激光损伤阈值（AgGaS₂的10.3倍）、适中双折射（0.098@2050 nm）及宽红外透过范围（0.62-18.0 μm）。该研究为高性能红外非线性光学材料的理性设计提供了全新理论指导和实验验证。