非線性光學(xué)吸收材料可用于光學(xué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、上轉(zhuǎn)換激光/熒光、亞帶隙近紅外光電探測、光限幅和光調(diào)制等前沿光電領(lǐng)域。非線性光學(xué)吸收系數(shù)和調(diào)制深度是非線性光學(xué)吸收材料的關(guān)鍵參數(shù)：調(diào)制深度體現(xiàn)材料調(diào)制光的能力，非線性光學(xué)吸收系數(shù)反映材料調(diào)制光的效率。然而，當(dāng)前主流的非線性光學(xué)吸收性能提升策略難以實現(xiàn)兼具高非線性光學(xué)吸收系數(shù)和大調(diào)制深度的非線性光學(xué)吸收材料的研創(chuàng)。 近日，同濟大學(xué)張弛教授(歐洲科學(xué)院院士、德國國家工程院院士)和黃智鵬教授研究團隊提出引入晶格畸變提高Mott-Hubbard型鈣鈦礦非線性光學(xué)吸收性能的策略，使(MA)2CuX4 (MA = methylammonium, X = Cl, Br) 體現(xiàn)優(yōu)異非線性光學(xué)吸收系數(shù)和大的調(diào)制深度。
Jahn-Teller畸變對Laporte定則的破壞，使材料內(nèi)可具有兩種體現(xiàn)截然不同躍遷幾率的光激發(fā)過程：弱的金屬d軌道（LHB）-金屬d軌道（UHB）躍遷和強的配體p軌道-金屬d軌道（UHB）躍遷。Mott-Hubbard型能級特征使在近紅外激光激發(fā)下d-d躍遷和p-d躍遷先后發(fā)生，它們躍遷幾率的強弱關(guān)系確保了高效的激發(fā)態(tài)吸收。同時，尺寸無關(guān)的性能提升策略確保充足的光-物質(zhì)作用長度，因此材料可體現(xiàn)大的調(diào)制深度。 系列材料在610~800nm波長范圍內(nèi)體現(xiàn)優(yōu)異的非線性光學(xué)性能，其中性能最優(yōu)的(MA)2CuCl4非線性光學(xué)吸收系數(shù)可達(dá)(1.5 ± 0.08) × 105 cm GW?1，調(diào)制深度大于60%，光限幅閾值小至1.22 × 105 J cm-2。 該工作報道了一類新型非線性光學(xué)吸收材料，也為研創(chuàng)高性能非線性光學(xué)材料提供一種新策略。 論文信息 Unlocking Giant Third-Order Optical Nonlinearity in (MA)2CuX4 through Introducing Jahn-Teller Distortion Ms. Bingyue Li, Dr. Hui Li, Prof. Chao Wu, Dr. LuLu Fu, Prof. Danil W. Boukhvalov, Prof. Mark G. Humphrey, Prof. Chi Zhang, Prof. Zhipeng Huang 文章的第一作者為同濟大學(xué)博士生李冰悅。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202406941
