二阶非线性光学晶体可通过频率转化完成难以获得的可调谐激光，其作为固体激光器的要害中心器材，被广泛地应用于军事(如激光通讯、红外对立等)与民用范畴(如红外遥测、医学确诊等)。金属碘酸盐晶态资料具有较强的二次谐波效应、较宽的光学透过窗口和光学带隙，以及高的激光损害阈值，在二阶非线性光学晶体资料范畴占有很重要的位置。现在已报道的大多数碘酸盐晶体结晶于中心对称的空间群，使得资料不具有二次谐波呼应。因而，探究规划组成具有非心结构且一起具有强二次谐波呼应和宽光学带隙的碘酸盐晶体是当时二阶非线性光学晶体资料范畴的一个极富应战的科技难题。

  早在2002年，英国南安普顿大学Andrew L. Hector教授首要发现并报道了稀土碘酸钪a-Sc(IO3)3稳定相的晶型，但单晶X射线衍射研讨显现其具有非极性的中心对称结构，其间作为孤对的非线性光学活性基元[IO3]–阴离子呈彻底彼此抵消的摆放办法，导致分子不具有光学二次谐波呼应。在近期的这一研讨中，张弛研讨团队提出了反响助剂诱导多晶型碘酸盐构成的办法战略。适宜的反响助剂作为一种成核“催化剂”，将其“耕种”到反响溶液中，能够挑选性地调理多晶型碘酸盐的成核屏障，终究完成“可控的”晶体成核。在晶体的成核和成长进程中，晶核和反响助剂之间可发生不同得彼此作用，如结合和解离进程，或许会引起碘酸根基团的从头拼装和摆放，然后构成极性的晶态结构，有利于微观二阶极化率的叠加。反响助剂诱导改动的热力学和动力学进程能够触发亚稳相碘酸盐的结晶。根据这一反响助剂触发非心相碘酸盐组成的战略，成功创制了一例具有非中心对称结构亚稳相的稀土钪碘酸盐β-Sc(IO3)3晶体。

  研讨团队运用密度泛函理论办法，阐明晰反响助剂和晶体成核前驱体间的彼此作用是完成具有非心结构挑选性的要害。碳酸与钪离子的结合的自由能高于水和钪离子的结合的自由能，但低于碘酸根和钪离子的的结合自由能。从反响热力学的方面动身，非心相前驱体内的脱碳酸进程是一个动态平衡的进程，非心相前驱体不会自发构成中心相前驱体。从反响动力学方面动身，非心相前驱体构成中心相前驱体的自由能势垒较高，增加了非心相中脱碳酸的难度。因而，碳酸能够阻挠非心相β-Sc(IO3)3前驱体向中心相前驱体α-Sc(IO3)3的转化，并最大极限地促进非心相β-Sc(IO3)3的构成。单晶结构X射线衍射剖析和倍频密度剖析标明：反响助剂诱导了结构中碘酸根的优化摆放，这些非线性光学活性基团发生叠加的二阶微观极化率，使得资料呈现出强的二次谐波效应和宽的带隙。试验研讨显现，该稀土碘酸盐晶体β-Sc(IO3)3具有强的二次谐波效应(16.0 × KDP @ 1064 nm，2.2 × AGS @ 2100 nm)和宽的光学带隙(4.52 eV)。β-Sc(IO3)3一起表现出宽的光学透过规模(2.5~6.25 μm)、适宜的双折射率(0.219 @ 546 nm)、以及优秀的稳定性，是一例功能优异的中红外二阶非线性光学晶体资料。该项研讨关于在碘酸盐系统中探究规划功能优异的中红外二阶非线性光学晶体具有极端严重的前瞻演示含义。

  上述系列研讨工作得到了国家自然科学基金要点项目、科技部要点范畴立异团队和上海市教委科创方案要点项目等支撑，张弛院士为论文的通讯作者，吴超副教授和韦广丰副教授为论文的一起榜首作者，硕士研讨生徐勤科组成了亚稳相晶体资料，黄智鹏教授参加了相关研讨工作。