انفراریڈ نان لائنر آپٹیکل کرسٹل (NLOCs)، لیزر فریکوئنسی کنورژن کے کلیدی آلات کے طور پر، تمام ٹھوس ریاستی لیزرز میں اہم ایپلی کیشنز رکھتے ہیں۔ موجودہ تجارتی IR نان لائنر آپٹیکل کرسٹل میں بنیادی طور پر ٹیٹراہیڈرل گروپس پر مشتمل چالکوپیرائٹ قسم کے مرکبات شامل ہیں، جیسے AgGaS2 (AGS)، AgGaSe2 اور ZnGeP2 (ZGP)۔ تاہم، ان کے متعلقہ اندرونی کارکردگی کے نقائص کی وجہ سے، یہ مواد اب مکمل طور پر موجودہ انفراریڈ لیزر ٹیکنالوجی کی ترقی کے تقاضوں کو پورا نہیں کر سکتے۔ لہذا، موجودہ مادی خصوصیات کی حدود کو توڑنے اور نئے ڈھانچے کے ساتھ نئے اعلی کارکردگی والے انفراریڈ نان لائنر آپٹیکل مواد کو حاصل کرنے کے لیے نئے نقشوں یا نئی حکمت عملیوں پر مبنی نئے انفراریڈ نان لائنر آپٹیکل مواد کے ڈیزائن کی فوری ضرورت ہے۔
سنکیانگ انسٹی ٹیوٹ آف فزیکل اینڈ کیمیکل ٹکنالوجی کا کرسٹل میٹریل ریسرچ سینٹر، چائنیز اکیڈمی آف سائنسز کو نئے آپٹو الیکٹرانک فنکشنل کرسٹل کی تحقیق کے لیے وقف کیا گیا ہے۔ پچھلے مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ مرکری کی ایک منفرد الیکٹرانک ترتیب ہے، جو انتہائی پولرائزڈ Hg2+ آئنوں کی تشکیل کے لیے سازگار ہے، جس کے نتیجے میں ایک اہم غیر خطی نظری ردعمل ہوتا ہے۔ دریں اثنا، Hg میں وافر ہم آہنگی کی شکلیں ہیں اور سلفر عناصر کے ساتھ بندھن کے عمل میں لکیری [HgSe2]، planar [HgSe3] اور مثلث مخروطی [HgQ4] (Q=S, Se) غیر لکیری طور پر فعال ریڈیکلز بنا سکتے ہیں۔ بولنگ کے پانچویں اصول (سیونگ قاعدہ) کی محدودیت کی وجہ سے، زیادہ تر پہلے سے ترکیب شدہ Hg پر مبنی سلفر مرکبات میں صرف ایک غیر خطی رد عمل کی شکل ہوتی ہے، اور [HgQ4] ٹیٹراہیڈرا پر مشتمل مرکبات غالب ہوتے ہیں، جو کیمیکل اور ساخت کو محدود کرتے ہیں۔ Hg پر مبنی مرکبات کا تنوع۔ پچھلی تحقیق کی بنیاد پر، چائنیز اکیڈمی آف سائنسز، سنکیانگ انسٹی ٹیوٹ آف فزکس اینڈ کیمسٹری کے کرسٹل میٹریلز ریسرچ سینٹر میں محقق پین شیلی اور محقق لی جونجی کی قیادت میں تحقیقی ٹیم نے "تھری ان ون" ڈیزائن کی حکمت عملی تجویز کی۔ Hg پر مبنی سلفر مرکبات کا نظام، یعنی، تین قسم کے غیر لکیری طور پر فعال لیکن مختلف پولرائزیبلٹی انیسوٹروپیز ［HgQn] (n=2, 3, 4) گروپس کی حد کو توڑنے کی کوشش میں اصول" ایک ہی کمپاؤنڈ میں، اور پہلے پارے پر مبنی انفراریڈ نان لائنر آپٹیکل مواد Hg7P2Se12 (HPSe) کی ترکیب کی، جس میں ایک ہی وقت میں [HgSe2]، [HgSe3]، اور [HgSe4] شامل ہیں۔ کمپاؤنڈ دو مائکرو میٹر لائٹ سورس کے تحت ایک بڑے سیکنڈ آرڈر آکٹیو رسپانس (∼1 × AGS) کی نمائش کرتا ہے، اور کرسٹل میں وسیع انفراریڈ کٹ آف (∼22.8 μm) اور لیزر ڈیمیج تھریشولڈ (∼2 × AGS) ہے، یہ تجویز کرنا کہ "تحفظ کے اصول" کو توڑنا اور گروپوں کے تنوع کو بڑھانا ڈیزائن کے لیے ایک مؤثر حکمت عملی ہے۔ اس سے پتہ چلتا ہے کہ "سیونگ رول" کو توڑنا اور گروپوں کے تنوع کو بڑھانا نئے انفراریڈ نان لائنر آپٹیکل میٹریل کو نئے ڈھانچے اور بہترین کارکردگی کے ساتھ ڈیزائن کرنے کے لیے ایک موثر حکمت عملی ہے۔ یہ نتیجہ محققین کو بہترین جامع کارکردگی کے ساتھ مزید نئے انفراریڈ نان لائنر آپٹیکل مواد کو تلاش کرنے کی ترغیب دے گا۔
تحقیق کے نتائج مکمل متن میں ولی کے ایڈوانسڈ فنکشنل میٹریلز میں شائع کیے گئے، جس میں سنکیانگ انسٹی ٹیوٹ آف فزکس اینڈ کیمیکل ٹیکنالوجی (XICT) واحد تکمیلی یونٹ کے طور پر، شیلیو پین اور جنجی لی متعلقہ مصنفین کے طور پر، اور پوسٹ ڈاکیٹرل ساتھی یو چو اور ڈاکٹریٹ کے طالب علم کے طور پر۔ Hongshan Wang شریک پہلے مصنفین کے طور پر. تحقیقی کام کو چائنیز اکیڈمی آف سائنسز کے ٹیلنٹ پروگرام، نیشنل نیچرل سائنس فاؤنڈیشن آف چائنا اور نیچرل سائنس فاؤنڈیشن آف سنکیانگ خود مختار علاقے کی طرف سے مالی اعانت فراہم کی گئی۔
شکل 1 HPSe کرسٹل کی ساخت اور نظری خصوصیات۔ (a) HPSe سنگل کرسٹل کے XRD پیٹرن (داخل کردہ شکل HPSe کی ایک نظری تصویر ہے)؛ (ب)؟ HPSe، AGS، اور ZGP سنگل کرسٹل کے IR ٹرانسمیشن پیٹرن (داخل کردہ شکل HPSe، AGS، اور ZGP کی آپٹیکل تصویر ہے)؛ (c) HPSe نمونوں کا پاؤڈر دوگنا اثر؛ (d) HPSe سنگل کرسٹل کا UV ٹرانسمیشن سپیکٹرا؛ اور (ای) آپٹیکل مواد کی آپٹیکل ٹرانسمیشن رینج کا عام سیلینائیڈ IR نان لائنر شماریاتی تجزیہ۔ جہاں نیلا رنگ اعلی ترسیلی خطے کی نمائندگی کرتا ہے۔
