近日，莊松林院士和顧敏院士領(lǐng)導(dǎo)的“未來光學(xué)”國(guó)際實(shí)驗(yàn)室下的納米光子學(xué)團(tuán)隊(duì)蔡斌教授在非線性光學(xué)材料上取得新進(jìn)展，在知名期刊《ACS Photonics》（SCI一區(qū)）上以“DAST Optical Damage Tolerance Enhancement and Robust Lasing via Supramolecular Strategy”（基于超分子結(jié)構(gòu)的DAST光損傷閾值增強(qiáng)和穩(wěn)定的激光激射）為題發(fā)表封面文章。博士研究生田甜為該論文第一作者。

      有機(jī)非線性光學(xué)晶體DAST(4-[4-(dimethylamino) styryl]-1- methyl-pyridinium toslate)具有比傳統(tǒng)無機(jī)非線性晶體如鈮酸鋰(LiNbO3)等高1-2個(gè)數(shù)量級(jí)的二階非線性，在太赫茲波激發(fā)/探測(cè)，通訊領(lǐng)域的超高速電光調(diào)制以及激光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換等諸多應(yīng)用領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注。但長(zhǎng)期以來掣肘于DAST晶體光損傷閾值低下，其發(fā)展與應(yīng)用受到了很大的制約。為突破以上瓶頸，研究團(tuán)隊(duì)利用具有桶裝結(jié)構(gòu)的環(huán)糊精(β-CD)分子對(duì)條狀的DAST分子進(jìn)行包覆，形成DAST@β-CD超分子體系，利用β-CD分子的位阻效應(yīng)成功地抑制了DAST分子的光分解。而且，超分子包覆可以有效消除濃度消光效應(yīng)對(duì)DAST光致發(fā)光性能的負(fù)面影響，熒光量子效率可提高約10倍。在此基礎(chǔ)之上，通過二次培養(yǎng)法成功制備出高質(zhì)量的DAST@β-CD超分子晶體納米線（NWs）、微晶（MPs）和混晶(CMCs)。研究表明這些DAST@β-CD超分子晶體不僅具備與原DAST晶體相當(dāng)?shù)亩A非線性，而且兼顧了優(yōu)良的熒光特性與光穩(wěn)定性。利用此特點(diǎn)，課題組在DAST@β-CD微晶上實(shí)現(xiàn)了低閾值單模激光信號(hào)的輸出，在混晶上實(shí)現(xiàn)了隨機(jī)激光信號(hào)輸出。在敞開空氣環(huán)境下， 532 nm皮秒激光以~17.5 GW / cm2的峰值功率密度（該值比DAST晶體光漂白閾值高8-9個(gè)數(shù)量級(jí)）連續(xù)照射晶體4小時(shí)，仍然能維持95%的激光信號(hào)強(qiáng)度，顯示了極高的光穩(wěn)定性。

      本研究制備的DAST@β-CD 超分子晶體，在繼承了DAST晶體二階非線性的同時(shí)，兼顧了極高的耐光性和熒光發(fā)光特性，這不僅大大拓展了DAST晶體在非線性光學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，而且極大地豐富了晶體自身的物理內(nèi)涵，為多物理場(chǎng)的相互作用、調(diào)制提供了極好的物質(zhì)基礎(chǔ)。本成果特此被《ACS Photonics》遴選為2020年8月7卷8期的封面文章。

圖1 DAST@β-CD晶體的SHG信號(hào)（左）與單模激光信號(hào)輸出（右）

論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsphotonics.0c00602

新聞鏈接：https://oece.usst.edu.cn/2020/0903/c9001a228909/page.htm

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