专利名称：一种非线性光学晶体1-乙基-3-甲基咪唑三溴化铅及其生长方法
技术领域：
本发明涉及一种光学晶体材料及其生长方法，具体地说是涉及到一种新型有机-无机杂化非线性光学晶体1-乙基-3-甲基咪唑三溴化铅及其晶体的生长方法。
背景技术：
21世纪是信息高度发展的时代，人们对信息传输、存贮、交换和处理的要求越来越高。电子信息传输方式由于其固有的缺陷，在速度、容量、空间相容性和信息检测精度等方面都制约了电子信息系统在未来社会中的广泛应用。为了克服电子学的瓶颈效应，采用光子替代电子进行数据的采集、存贮和加工己成为今后信息科学工程的必然发展趋势。以光子为信息载体的光电子、光子技术在目前和未来的信息、图像处理的许多方面都具有极为重要的作用和巨大的潜在应用，己经引起了人们广泛的兴趣和关注。非线性光学对光电子、 光子技术的发展起到了不可或缺的作用，利用具有不同非线性光学效应的材料可以制造出诸如调制、开关、存储和限幅等各种进行光信息处理的重要元器件。因而，研制与开发出新型高效的非线性光学材料将是突破当前全光技术瓶颈的关键。非线性光学功能晶体被广泛应用在激光与光电子技术领域，如光纤通信、光存储、激光加工、激光医疗、激光武器、激光核聚变等技术领域。从紫外到近红外波段具有优良的非线性光学性能的晶体材料有磷酸二氢钾 (KDP)，偏硼酸钡ΒΒ0，三硼酸锂LB0，磷酸钛氧钾KTP，铌酸锂LN，铌酸锶钡BSN等。其中，无机晶体是人们最早研究和使用的一类非线性光学材料，虽然这些材料的晶体生长技术已日趋成熟，但仍存在着明显的不足之处如价格昂贵，易于损伤，而且只能用单晶材料工作，难以实现光学集成。有机材料虽然具有比无机晶体高1-2个数量级的非线性光学系数，大的光学损伤阂值(可达GW/cm2)，超快的响应时间(亚皮秒至飞秒)等一系列优点，但是有机材料的热稳定性低、可重复性差和光传播损耗大等问题仍未能完全解决。无机一有机杂化非线性光学材料突破了传统无机、有机材料的界限，无机一有机杂化非线性光学材料不仅兼有有机、无机材料的性能优势，同时由于无机网络的形成，也提高了有机分子和材料非线性性能的热稳定性，从而实现功能复合和协同优化。1-乙基-3甲基咪唑三溴化铅中的1-乙基-3-甲基咪唑离子与PbBr3]无限链状结构协同形成非心结构，从而得到了性能优异的非线性光学材料，故(C6H11N2WbBr3]晶体可应用于非线性光学领域，丰富了非线性光学材料的研究内容。
发明内容
本发明的目的在于提供一种有机-无机杂化非线性光学晶体1-乙基-3-甲基咪唑三溴化铅及其晶体生长方法，其化学式为(C6H11N2)PbBiv一种有机-无机杂化非线性光学晶体1-乙基-3-甲基咪唑三溴化铅，其特征在于晶体无色透明，其透过范围为0.35- 2. 2μπι，其倍频性能与4XKDP相当。
本发明的技术方案如下
本发明提供的1-乙基-3甲基咪唑三溴化铅化合物的制备方法，其步骤如下以 Pb (NO3) 2和C6H11N2Br为原料，摩尔比为1 :4，室温下将Pb (NO3) 2溶于水，搅拌，将1_乙基-3-甲基咪唑溴化盐溶液加入到1 (NO3) 2溶液中，450C下搅拌40min，得到的白色粉末即为1-乙基-3-甲基咪唑三溴化铅化合物。本发明提供的一种有机-无机杂化非线性光学晶体1-乙基-3-甲基咪唑三溴化铅，其化学式为^5H11N2] [PbBr3],属于正交晶系，空间群为/ ^ 必，晶胞参数为= 8. 208A, b = 9. 7748 Lc = 15. 452 A, a = 90° , β= 90° , r= 90° , V = 1239. 74 A30本发明提供的一种非线性光学晶体1-乙基-3-甲基咪唑三溴化铅的生长方法，其步骤如下
(1)室温下将Pb(NO3)2溶于水中，搅拌，将1-乙基-3-甲基咪唑溴化盐溶液加入到 I^b(NO3)2溶液中，45°C下搅拌40min，6(TC保温一天，使其充分溶解；
(2)将第(1)步中的溶液冷却至室温，静置10 30天后，容器底部出现晶体颗粒，继续静置至晶体大小无明显变化后，得到1-乙基-3-甲基咪唑三溴化铅的籽晶；
(3)选择(2)步中的质量较好的籽晶，将其悬挂于1-乙基-3-甲基咪唑三溴化铅的饱和溶液中，在室温下静置挥发30 40天，即可得到非线性光学晶体1-乙基-3-甲基咪唑三溴化铅，尺寸最大为7mmX4mmX2mm (如图2)。
本发明的有益效果在于
(1)生长出1-乙基-3-甲基咪唑三溴化铅晶体；
(2)1-乙基-3-甲基咪唑三溴化铅晶体的透过范围为0. 35-2. 2Mm ；
(3)1-乙基-3-甲基咪唑三溴化铅晶体无色透明，倍频性能与4XKDP相当，具备相位匹配能力。
图1为本发明1-乙基-3-甲基咪唑三溴化铅晶体的XRD图； 图2为本发明1-乙基-3-甲基咪唑三溴化铅晶体的照片；
图3为本发明1-乙基-3-甲基咪唑三溴化铅晶体的透过率曲线，其中3a为晶体在 190-1 IOOnm波段的透过率曲线，图北为晶体在1200-3200nm波段的透过率曲线； 图4为本发明1-乙基-3-甲基咪唑三溴化铅晶体的相位匹配图。
具体实施例方式实施例1
采用水溶液法合成化合物(C6H11N2)PbBr3:
所用原料
药品名纯度厂家质量(mg)摩尔数(mmol)C6H11N2Br> 99%兰化所2649. 688Pb (NO3)2AR国药集团化学试剂有限公司6114.2432
其化学反应方程式为
C6H11N2Br+ 3Pb (NO3)2(C6H11N2)PbBr3
将上述原料按上述剂量称好，分别溶于水，1-乙基-3-甲基咪唑溴化盐溶液倒入到搅拌的I^b(NO3)2溶液中，45°C加热搅拌40min，使其充分反应，得到的白色粉末即为(C6H11N2) I^bBr3K合物。利用MiniflexII型X-射线衍射仪对粉体进行X射线衍射分析，并与CCDC数据库中(C6H11N2)PbBr3 (Coll Code :693112)的X-射线衍射模拟图谱进行比较(图1)，结果显示为纯(C6H11N2) PbBr3 相。 实施例2
采用室温下溶液蒸发法生长(C6H11N2WbBr3晶体
权利要求
1.一种新型非线性光学晶体，其化学式为1-乙基-3-甲基咪唑三溴化铅，其特征在于 晶体无色透明，透过率范围为0. 35-2. 2//m,晶体的粉末倍频性能为4XKDP，具备相位匹配能力。
2.如权利要求1所述的非线性光学晶体的生长方法，其特征在于室温下采用溶液蒸发法生长晶体，具体步骤如下(1)室温下将Pb(NO3)2溶于水中，搅拌，将1-乙基-3-甲基咪唑溴化盐溶液加入到 I^b(NO3)2溶液中，45°C下搅拌40min，在60°C保温一天，使其充分溶解；(2)将第(1)步中的溶液冷却至室温，静置10 30天后，容器底部出现晶体颗粒，继续静置至晶体大小无明显变化后，得到1-乙基-3-甲基咪唑三溴化铅的籽晶；(3)选择第(2)步中质量较好的籽晶，将其悬挂于1-乙基-3-甲基咪唑三溴化铅的饱和溶液中，在室温下静置30 40天，即可得到非线性光学晶体1-乙基-3-甲基咪唑三溴化铅。
3.如权利要求2所述的非线性光学晶体的生长方法，其特征在于=Pb(NO3)2和1-乙基-3-甲基咪唑溴化盐的摩尔比为1 :3飞。
4.如权利要求1所述的非线性光学晶体的用途，其特点在于用该晶体制造出各种光学器件，可改变激光的波长，应用于非线性光学领域。
全文摘要
本发明公开了一种新型有机-无机杂化非线性光学晶体1-乙基-3-甲基咪唑三溴化铅及其晶体生长方法，其化学式为(C6H11N2)PbBr3，属于正交晶系，空间群为P212121。1-乙基-3-甲基咪唑三溴化铅晶体采用室温下溶液蒸发法生长，透过范围为0.35-2.2μm，其粉末倍频性能与4倍的KDP相当，具备相位匹配能力，该晶体可应用于非线性光学领域，丰富非线性光学材料研究内容。
文档编号C30B7/14GK102337593SQ20111034827
公开日2012年2月1日 申请日期2011年11月7日 优先权日2010年12月22日
发明者孙志华, 洪茂椿, 罗军华, 金成国, 陈天亮 申请人:中国科学院福建物质结构研究所