Os cristais ópticos não lineares infravermelhos (IRNLO) servem como componentes-chave para a conversão de frequência a laser e desempenham um papel vital em lasers de estado sólido. Atualmente, os cristais IRNLO disponíveis comercialmente incluem principalmente compostos do tipo calcopirita, como Aggas₂, Aggase₂ e Zngep₂. No entanto, devido às suas limitações intrínsecas de desempenho, esses materiais não podem mais atender totalmente às crescentes demandas da tecnologia a laser infravermelho de ondas longas. Há uma necessidade urgente de romper as restrições dos materiais existentes e desenvolver novos materiais Irnlo de ondas longas de alto desempenho.
Recentemente, pesquisadores do Xinjiang Technical Institute of Physics and Chemistry, a Academia Chinesa de Ciências, conduziram uma análise sistemática das origens do desempenho dos materiais Irnlo existentes. Eles propuseram uma estratégia de projeto estrutural envolvendo a montagem sinérgica de unidades funcionais vantajosas para construir novos materiais do Irnlo. Usando a família Aⅱbⅱcⅳqⅵ₄ como modelo, eles modularam com sucesso os efeitos ópticos não lineares de segunda ordem em compostos de seleneto, levando à descoberta de dois novos materiais de irnlo de ondas longas: srcdsise₄ e bacdsise₄.
Esses dois compostos exibem fortes respostas ópticas não lineares de segunda ordem, medindo 2,1 a 2,7 vezes o de Aggas₂, enquanto seus BandGaps (2,67-2,78 eV) os classificam como semicondutores de banda larga. Seus limiares de danos a laser são quatro vezes maiores que os de Aggas ₂ comerciais, tornando-os candidatos promissores a geração de laser infravermelho de ondas longas eficientes e de alta potência. Notavelmente, o SRCDSISE₄ é um composto congruentemente derretido com características favoráveis de crescimento de cristais, facilitando o crescimento de grandes cristais únicos para aplicações práticas.
Os resultados experimentais e computacionais indicam que o excelente desempenho abrangente de srcdsise₄ e bacdsise₄ decorre principalmente da montagem sinérgica de unidades funcionais vantajosas, incluindo [aⅱse₈], [cdse₄] e [sise₄].
Os resultados da pesquisa relacionados foram publicados em materiais funcionais avançados. Este trabalho foi apoiado pelo Programa de Pesquisa de Prioridade Estratégica da Academia Chinesa de Ciências, pela Fundação Nacional de Ciências Naturais da China e pela Fundação de Ciências Naturais da região autônoma de Xinjiang Uygur, entre outros.