利用温度的变化来实现非线性光学信号，即倍频效应“开/关”状态的可逆转换，在光电子和智能材料领域具有重要的应用前景。目前面临的一个重要挑战难题是对“开/关”转换温度（尤其是室温附近）的精准调控。近日，我校化学化工学院何纯挺、杜恣毅教授团队针对此问题提出了新的解决方案：利用组分置换固溶化策略，构筑系列分子基固溶体，从而在室温附近的宽幅温区内实现了倍频效应“开/关”温度的可调控性。该创新性进展以江西师范大学为第一单位发表于国际顶级期刊Nature Communications上。值得一提的是，这是我校首次以第一完成单位在Nature Communications上发表论文。
该团队研究人员通过调控有机铵阳离子的结构，构筑出两种结构相似的可熔化配位聚合物(i-PrNHMe2)[Cd(SCN)3] (1)和(MeNHEt2)[Cd(SCN)3](2)。其中化合物1表现出高信噪比的倍频效应“开/关”功能而2没有倍频效应。基于这二者特点，他们利用协同的双组分置换固溶化方法，将1和2进行熔融退火处理得到系列分子基固溶体{11–x2x}。变温倍频测试表明，仅仅通过改变两种化合物的组成比例，就可以获得“开/关”温度在273-328 K范围内可调的分子基固溶体。
图1 组分置换固溶化策略及其对倍频效应开关转化温度的调控
进一步地，他们通过变温单晶结构分析和分子动力学模拟详细地研究了化合物1的倍频效应“开/关”功能的内在机制。另外，利用原位变温的同步辐射X射线吸收精细结构（XAFS）分析，证实了熔化过程中配位键并没有发生断裂，并且发现熔融状态下的Cd–S键相比于固态中的键长发生了明显缩短，并推测该现象与阴离子链[Cd(SCN)3]nn–在熔化状态下发生的张力收缩有密切关系。
该论文通讯作者为我校杜恣毅教授、何纯挺教授和中山大学张伟雄教授；张世勇、舒霞和曾莹为论文共同第一作者。该研究工作得到了陈小明院士的大力支持，以及国家自然科学基金、江西省主要学科学术和技术带头人、广东省珠江人才计划和中国科协“青年人才托举工程”等项目的资助。
原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：
Molecule-based nonlinear optical switch with highly tunable on-off temperature using a dual solid solution approach
Shi-Yong Zhang, Xia Shu, Ying Zeng, Qing-Yan Liu, Zi-Yi Du,* Chun-Ting He,* Wei-Xiong Zhang,* & Xiao-Ming Chen
Nat. Commun., 2020, 11, 2752, DOI: 10.1038/s41467-020-15518-z
