新疆理化所在建立多级筛选系统实现海量数据筛选高热导率非线性光学材料方面取得进展

非线性光学材料是固体激光器的重要组成部分，经过几十年的努力，作为基准红外非线性材料的金属硫化物AgGaS2和AgGaSe2由于在红外区域的传输范围宽，非线性光学响应大等原因成为首选材料，但他们的抗激光损伤阈值较低，阻碍了其高功率应用。宽带隙和高热导率是提升抗激光损伤阈值的关键，然而，随着带隙增大，非线性光学响应和热导率均有下降的趋势，寻找具有高热导率的非线性光学晶体具有一定的挑战性。随着计算技术的发展，基于第一性原理的高通量筛选已经成为加速新材料发现的重要方法，然而针对非线性光学材料的筛选通常应用于特定的硫化物或硼酸盐体系，缺少对于更广泛的化学空间的探索。此外，筛选或设计条件主要集中在大非线性光学系数和宽带隙上，而热导率由于计算资源的限制很难评估，在高通量筛选中往往被忽视。

近日，新疆理化所晶体材料研究中心的科研人员报道了一种无偏高通量筛选方法，用于具有高热导率的非线性光学材料，首次在非线性光学领域实现了热导率的高通量计算，并将热导率属性纳入非线性光学晶体的高通量筛选评估体系中。通过高效、多级的高通量筛选方法，从数据库Material Project的140000多种材料中，成功筛选得到17种具有高热导率的非线性光学候选材料， 他们均具有良好的光学性能：大的非线性光学响应（0.5-2.9×AgGaS2），宽带隙（2.59-4.09 eV）。团队还对筛选得到的化合物Sr2SnS4进行了实验合成，测试了其非线性光学响应，验证了筛选的有效性。详细的结构-性能分析揭示了氮化物与硫属化合物在非线性光学活性基元和热导率等方面的不同。该研究提出的高通量筛选方法为搜索具有高热导率的非线性光学材料提供了强大的工具。

该成果发表在《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）上。新疆理化所为唯一完成单位，谢聪伟博士，杨志华研究员和潘世烈研究员为通讯作者，博士研究生储冬冬为第一作者。该研究工作得到了国家基金委和中科院等项目的资助。文章链接：https://doi.org/10.1002/anie.202300581（本新闻来自新疆理化技术研究所网站）