【预告】龙讯讲坛 | 河北大学张兵兵研究员：非线性光学晶体材料的计算与高通量筛选
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本月我们邀请到了材料计算领域的青年学者，河北大学张兵兵研究员做客龙讯讲坛。激光作为人类最重要的发明之一，广泛应用于经济、科研、军事等领域。非线性光学晶体可实现倍频、和频、差频、光参量振荡等光学变频现象，是拓展激光的输出波段和应用范围的核心材料。张老师将向大家介绍他最近在非线性光学材料领域的研究成果，提供相关的研究思路，欢迎大家前来交流学习。
主题：非线性光学晶体材料的计算与高通量筛选
主讲人：张兵兵 研究员
单位：河北大学
报告摘要
在工业，军事及科学研究中，广泛需要工作在不同波段的激光光源，包括通讯、遥感、激光制导、光谱学，爆炸物检测和环境监测等。目前在紫外/深紫外波段(UV/deep-UV)应用的准分子激光器，在中远红外波段(M-F-IR)应用的氟化氘化学激光器、CO2气体激光器、氙-氦惰性原子气体激光器等均存在设备体积较大或功率不足等原因，影响了应用场景和范围。尤其缺乏集成性高、输出稳定、功率高的固体激光器。非线性光学(nonlinearoptical，NLO)晶体材料是拓展激光器波长的重要材料。面对国家产业升级、军事力量提升对高性能激光光源的需求，研发具有高激光损伤阈值，大倍频效应，高光学质量的大尺寸非线性光学晶体意义重大。不同的应用波段对非线性光学材料有不同的性能要求，但是普遍来讲，一块合格的非线性光学材料需要同时满足大的倍频系数、在其应用波段具有宽的透光范围和透过率、大的激光损伤阈值、合适的双折射以实现角度相位匹配。这些性质之间相互制约，使得满足上述要求的材料凤毛麟角。此外，还要求该晶体容易生长大尺寸单晶、物理化学性能稳定，这更增加了发现优异非线性光学晶体材料的难度。自从发现X射线之后，人类合成并测试了数量巨大的无机晶体材料，有20余万个结构收录在无机晶体数据库(ICSD)中。这其中很多材料没有被有效的挖掘和开发，是获得新材料的一座宝库。受限于研究方法和实验条件，很多具有非线性光学效应的非中心对称材料没有被研究及挖掘。对数据库中的非中心对称晶体材料开展高通量筛选研究，发挥第一性原理方法兼顾效率和精度的优势，是找到具有“大倍频，宽带隙，高损伤阈值，合适双折射”的非线性光学晶体材料的一种有效途径。为此，我们建立了非线性光学材料第一性原理高通量筛选流水线系统(First-principles High-throughput ScreeningPipeline for Nonlinear Optical Materials，FHSP-NLO)。通过对知名非线性光学材料的测试验证了该系统的精度。接着，对大约300种硼酸进行了测试，验证了该系统批量处理和自动化运行的能力。用该系统筛选出的深紫外非线性光学材料均是前期报道的深紫外非线性光学材料。此外，发现了若干例性能优异但其非线性效应未被报道的新型材料。该方法为搜寻非线性光学晶体材料提供了一种强大高效的工具。目前已对锗酸盐等多种体系进行了筛选，获得了一批有应用前景的非线性光学材料。
主讲人介绍
张兵兵，河北大学校聘研究员，硕士生导师。致力于发现新材料并且解决材料领域具有挑战性的问题，在非线性光学材料领域潜心研究，做出了一系列原创性的工作。目前主要从事：(1)无机光电功能材料的合成、性能表征及机理研究；(2)基于材料结构性能关系，运用材料基因工程(Materials Genonme Initiative)方法、第一性原理高通量(Hight-Throughput)筛选方法、遗传算法(Genetic Algorithm)等方法设计、发现新的光电功能材料。以第一作者/通讯作者在Angew. Chem. Int.Ed., J. Am. Chem. Sci., Chem. Mater.等高影响力的期刊上发表一区TOP论文10篇。总计发表论文60余篇，其中ESI高被引论文6篇，热点论文5篇，总被引次数2600次，H因子23。
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