激光光源的波長拓展很大程度上取決于頻率轉(zhuǎn)換器件材料非線性光學(xué)晶體的變頻能力。隨著激光在紫外和深紫外波段應(yīng)用的日益重要，如何設(shè)計合成性能更優(yōu)的硼酸鹽非線性光學(xué)材料以及硼酸鹽以外的紫外和深紫外非線性光學(xué)材料是當(dāng)前研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。
紫外倍頻材料目前以硼酸鹽為主，特別是具有BO3三角形基團(tuán)的硼酸鹽具有大的倍頻系數(shù)、合適的雙折射率和寬的紫外截止邊等特性，但是在無機(jī)化合物中具有平面共軛電子結(jié)構(gòu)的單元很少。福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所中科院光電材料化學(xué)與物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室葉寧研究員領(lǐng)導(dǎo)的課題組在國家自然科學(xué)基金和中科院重要方向項(xiàng)目的資助下，以同樣是具有平面三角形結(jié)構(gòu)的碳酸鹽為研究對象，通過精確控制晶格中堿金屬和堿土金屬陽離子的相對大小，實(shí)現(xiàn)了CO3結(jié)構(gòu)基團(tuán)共面平行排列，獲得了一系列非線性光學(xué)效應(yīng)為3～4倍KDP的系列碳酸鹽晶體ABCO3F (A = K, Rb, Cs, B = Ca, Sr, Ba)。由于碳酸鹽在高溫下易分解，常規(guī)方法獲得碳酸鹽大單晶長期以來是一個未解決的難題。該研究小組采用堿土金屬碳酸鹽與堿金屬氟化物形成低熔點(diǎn)復(fù)鹽的的思路，成功地實(shí)現(xiàn)在碳酸鹽分解溫度以下的單晶生長。該研究不僅開辟了碳酸鹽非線性光學(xué)晶體探索的研究方向，也為碳酸鹽的大晶體生長提供了思路，相關(guān)研究成果發(fā)表在美國化學(xué)學(xué)會會志上（J. Am. Chem. Soc., 2011, DOI: 10.1021/ja209276a）。
此外，該研究小組采用提高有效非線性基團(tuán)密度以提高化合物宏觀非線性光學(xué)性能為思路，設(shè)計合成了一系列具有BO3基團(tuán)共面排列的層狀堿金屬硼酸鹽化合物，并且巧妙地采用不同大小的基團(tuán)片段作為層間連接以調(diào)控BO3基團(tuán)密度，揭示了結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系，獲得了4個具有高BO3基團(tuán)密度和較大非線性光學(xué)效應(yīng)的紫外晶體（J. Am. Chem. Soc., 2011, 133, 1145；J. Am. Chem. Soc., 2010, 132, 8779）。
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