【摘 要】
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非线性光学（NLO）在激光发明之后迅速发展,已成为光学领域的一个独立分支。非线性光学广泛应用于光通信、光计算、光信息处理、激光加工、激光医疗、激光印刷、激光制导、定向能武器等许多方面,目前还出现了一些引人注目的非线性光学领域:用于动态过程研究的超快光谱技术、强场激光物理及强非线性光学效应等。由于非线性光学的应用依赖于高性能的非线性光学材料,为了改变传统低效的“炒菜式”实验探索,以及加快新材料研发速
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非线性光学（NLO）在激光发明之后迅速发展,已成为光学领域的一个独立分支。非线性光学广泛应用于光通信、光计算、光信息处理、激光加工、激光医疗、激光印刷、激光制导、定向能武器等许多方面,目前还出现了一些引人注目的非线性光学领域:用于动态过程研究的超快光谱技术、强场激光物理及强非线性光学效应等。由于非线性光学的应用依赖于高性能的非线性光学材料,为了改变传统低效的“炒菜式”实验探索,以及加快新材料研发速度,基于第一性原理的材料设计在新型材料探索中得到了广泛应用。本文基于密度泛函理论研究了超碱M3O（M=Li,Na和K）和富电子笼状团簇SinAl12-nN12（n=1,2）构成的富电子供受体系（ee D-A）的电子结构及非线性光学性质。用Si原子取代AlnNn体系中的Al原子,得到了比相应的AlnNn更稳定的富电子SimAln-mNn结构。我们利用超碱M3O（M=Li,Na和K）和笼状团簇SinAl12-nN12（n=1,2）设计了M3O@SinAl12-nN12,虽然M3O和SinAl12-nN12都是富电子体系,但它们能够稳定结合,相互作用能约为5 e V,其稳定性随超碱给电子能力的增加而增强。电子结构分析表明,超碱M3O给SinAl12-nN12笼转移电子,形成富电子供受体（ee D-A）结构。当M3O结合在Al原子上,孤对电子分布在Si原子外侧;当M3O结合在Si原子上,孤对电子分布在Al原子外侧。当M3O结合在Si原子上时结构更稳定,Al原子对孤对电子的束缚更加松散,进一步推高了HOMO能级,导致能隙更窄。弱束缚的孤对电子和小的能隙使其具有优良的非线性光学性质,K3O@Si2Al10N12的第一超极化率β0值达到了7.12×10~5 au。我们还计算了含频超极化率和超瑞利散射等参量,并根据二能级模型及极化率密度讨论了形成大的β0值的条件。希望我们的研究能为增强这种非常规ee D-A体系的NLO响应提供指导。
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