Decoupling the SHG‐Birefringence Trade‐off in UV NLO Materials via Triple‐Control Coordination Engineering: Achieving Synergistic Performance Optimization

极化率 双折射 二次谐波产生 材料科学 解耦(概率) 各向异性 光电子学 二面角 热稳定性 激光器 光学 化学 分子 物理 有机化学 氢键 控制工程 工程类
作者
Yaolong Zhu,Jie Gou,Can Yang,Qingwen Zhu,Yi Xiong,Qi Wu
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
标识
DOI:10.1002/anie.202509290
摘要

Decoupling the trade‐off between second‐harmonic generation (SHG) and birefringence (Δn) while maintaining a wide bandgap (Eg) is a critical challenge in the field of ultraviolet (UV) nonlinear optical (NLO) materials. In this work, we introduce a novel “triple‐control coordination engineering” strategy that successfully addresses this challenge. By integrating dihedral angle modulation, coordination mode switching, and polarizability engineering, we have synthesized three zinc halides—[(C5H6N2O2)(C5H5N2O2)ZnCl (I), (C5H6N2O2)ZnCl2(II), and (C5H6N2O2)ZnBr2 (III)]—that exhibit exceptional UV NLO performance. Through dynamic C‐C‐N bond rotation, we achieved precise control over the dihedral angle (81°→84°), effectively modulating optical anisotropy (Δn=0.048‐0.071@1064 nm). pH/temperature‐driven coordination mode evolution enabled complete alignment of the [ZnO2X2] polyhedron, while halogen substitution (Cl → Br) amplified polarizability gradients. These advancements resulted in a stepwise amplified SHG response (0.4→3.5→8.2×KH2PO4, abbreviated as KDP), controlled Δn, wide Eg (>5.0 eV), and remarkable thermal stability (>250°C). Notably, (C5H6N2O2)ZnBr2 stands out as the first zinc‐based halide to simultaneously achieve large SHG (>8×KDP), moderate birefringence (0.05<Δn<0.1), and a wide bandgap (Eg>5.0 eV). This work not only provides a paradigm‐shifting approach to materials design but also paves the way for the development of UV NLO materials with superior comprehensive performance.

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