隨著社會(huì)需求的提高與科技的發(fā)展，非線性光學(xué)材料在信息、能源科技、醫(yī)療等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用且成為亟需發(fā)展的新型光學(xué)材料。在探索新材料的過(guò)程中，研究體系的選擇是非常重要的一環(huán)。由于在可見(jiàn)波段的光學(xué)材料已經(jīng)趨于成熟，為了獲得紫外/深紫外的非線性光學(xué)材料，因其不會(huì)影響紫外/深紫外光的吸收一般選擇堿金屬與堿土金屬作為探索新材料的試劑。近年來(lái)，三價(jià)稀土金屬的化合物陸續(xù)作為非線性光學(xué)材料報(bào)道，但他們的截止邊卻參差不齊。因此，三價(jià)稀土金屬化合物能否作為探索非線性的新體系有待進(jìn)一步評(píng)估。
中國(guó)科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所新型光電功能材料實(shí)驗(yàn)室潘世烈研究團(tuán)隊(duì)近年來(lái)致力于新型非線性光學(xué)晶體的探索與設(shè)計(jì)研究。為研究三價(jià)稀土金屬化合物的光學(xué)性質(zhì)，該研究團(tuán)隊(duì)在室溫下合成了Na4La2(NO3)10∙2H2O并得到了其晶體。測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)其具有出乎意料的透光范圍。經(jīng)測(cè)試表明，另一鑭硝酸鹽K2La(NO3)5∙2H2O也具有比堿金屬/堿土金屬硝酸鹽更高的截止邊。此外，在研究員楊志華的指導(dǎo)下，通過(guò)第一性原理計(jì)算與軌道及配位理論分析，結(jié)果表明它們的光學(xué)帶隙受La-5d 與O-2p 軌道相互作用而形成的 (d-p)π 鍵調(diào)控并且 (d-p)π 鍵的強(qiáng)弱與其化合物帶隙的大小成反相關(guān)。同時(shí)比較分析上述兩個(gè)鑭硝酸鹽的光學(xué)性質(zhì)，科研人員發(fā)現(xiàn) (d-p)π 相互作用對(duì)其線性與非線性光學(xué)性質(zhì)也有一定的影響。最后，科研人員對(duì)其它的三價(jià)稀土金屬化合物也做了第一性原理模擬研究并得到一致的結(jié)論。這一工作對(duì)設(shè)計(jì)合成含鑭的線性與非線性光學(xué)材料具有一定的理論指導(dǎo)意義。
相關(guān)研究成果發(fā)表在《材料化學(xué)學(xué)報(bào)C》（J. Mater. Chem. C）上，新型光電功能材料實(shí)驗(yàn)室博士研究生雷兵華和碩士研究生孔慶榮為論文共同第一作者。
該研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持。
(d-p)π相互作用對(duì)帶隙、線性光學(xué)及非線性光學(xué)性質(zhì)的影響
