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KNa2La2(BO3)3: a shortite-type lanthanide borate exhibiting strong nonlinear optical activity induced by isolated [BO3] triangles and distorted [LaO9] polyhedra
Inorganic Chemistry Frontiers ( IF 6.1 ) Pub Date : 2023-08-11 , DOI: 10.1039/d3qi01004j Jie Song 1 , Conggang Li 1 , Jinmiao Jiao 1 , Yuheng She 1 , Wenli Zhao 1 , Fei Liang 2 , Ning Ye 1 , Zhanggui Hu 1 , Yicheng Wu 1
Inorganic Chemistry Frontiers ( IF 6.1 ) Pub Date : 2023-08-11 , DOI: 10.1039/d3qi01004j Jie Song 1 , Conggang Li 1 , Jinmiao Jiao 1 , Yuheng She 1 , Wenli Zhao 1 , Fei Liang 2 , Ning Ye 1 , Zhanggui Hu 1 , Yicheng Wu 1
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The targeted synthesis of ultraviolet (UV) nonlinear optical (NLO) materials with strong second-harmonic generation (SHG) activity and wide transparency window remains a formidable challenge. Herein, a prospective rare-earth borate UV NLO crystal, KNa2La2(BO3)3, was extracted by spontaneous crystallization using a flux method. The title compound crystallizes into the acentric orthorhombic space group Amm2 (no. 38), analogous to those of shortite, and affords a three-dimensional framework built from planar [BO3] triangles and distorted [LaO9] motifs. The optical spectroscopy analyses demonstrate that KNa2La2(BO3)3 displays a short cutoff edge of 212 nm, accompanied by a wide band gap of 5.3 eV. Notably, it achieves an enhanced phase-matching SHG efficiency of 2.6 × KDP, comparable with those of the other NLO rare earth borate oxide crystals. Besides, theoretical analyses revealed that the optimized optical polarizability of KNa2La2(BO3)3 is predominantly ascribed to the cooperative effects of the isolated [BO3] and distortive [LaO9] structural units. This finding showcases a promising UV NLO crystal and sheds light on further exploration of rare earth metal-based NLO materials with fascinating performances.
中文翻译：
KNa2La2(BO3)3：一种短铁矿型镧系硼酸盐，由孤立的 [BO3] 三角形和扭曲的 [LaO9] 多面体引起，表现出强非线性光学活性
具有强二次谐波产生（SHG）活性和宽透明度窗口的紫外（UV）非线性光学（NLO）材料的定向合成仍然是一个艰巨的挑战。在此，使用助熔剂法通过自发结晶提取了一种有前景的稀土硼酸盐UV NLO晶体KNa 2 La 2 (BO 3 ) 3 。标题化合物结晶成无心斜方空间群Amm 2 （编号 38），类似于短链石，并提供由平面 [BO 3 ] 三角形和扭曲的 [LaO 9 ] 图案构建的三维框架。光谱分析表明KNa 2 La 2(BO 3 ) 3显示出212 nm的短截止边缘，伴随着5.3 eV的宽带隙。值得注意的是，它实现了 2.6 × KDP 的增强相位匹配倍频效率，与其他 NLO 稀土硼酸盐氧化物晶体相当。此外，理论分析表明，KNa 2 La 2 (BO 3 ) 3光学偏振度的优化主要归因于孤立的[BO 3 ]和扭曲的[LaO 9 ]结构单元的协同作用。这一发现展示了一种很有前途的紫外非线性光学晶体，并为进一步探索具有令人着迷的性能的稀土金属基非线性光学材料提供了线索。
更新日期：2023-08-11
中文翻译：
KNa2La2(BO3)3：一种短铁矿型镧系硼酸盐，由孤立的 [BO3] 三角形和扭曲的 [LaO9] 多面体引起，表现出强非线性光学活性
具有强二次谐波产生（SHG）活性和宽透明度窗口的紫外（UV）非线性光学（NLO）材料的定向合成仍然是一个艰巨的挑战。在此，使用助熔剂法通过自发结晶提取了一种有前景的稀土硼酸盐UV NLO晶体KNa 2 La 2 (BO 3 ) 3 。标题化合物结晶成无心斜方空间群Amm 2 （编号 38），类似于短链石，并提供由平面 [BO 3 ] 三角形和扭曲的 [LaO 9 ] 图案构建的三维框架。光谱分析表明KNa 2 La 2(BO 3 ) 3显示出212 nm的短截止边缘，伴随着5.3 eV的宽带隙。值得注意的是，它实现了 2.6 × KDP 的增强相位匹配倍频效率，与其他 NLO 稀土硼酸盐氧化物晶体相当。此外，理论分析表明，KNa 2 La 2 (BO 3 ) 3光学偏振度的优化主要归因于孤立的[BO 3 ]和扭曲的[LaO 9 ]结构单元的协同作用。这一发现展示了一种很有前途的紫外非线性光学晶体，并为进一步探索具有令人着迷的性能的稀土金属基非线性光学材料提供了线索。
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