【学术聚焦】2024年第50期：国家重点实验室吴奇课题组在国际顶级期刊《Angewandte Chemie》上发表重要研究成果

我校国家重点实验室徐卫林院士团队吴奇教授以武汉纺织大学为第一单位在《Angewandte Chemie International Edition》上发表题为“Unconventional Heterobidentate Coordination of 4-Hydroxypyridine Leading to Remarkably Strong Second-Harmonic Generation in Zn(C₅H₄NO)₂”的高水平研究论文（论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202420810）。武汉纺织大学为该论文的第一署名单位，课题组科研助理杨灿和联培硕士研究生苟杰为论文共同第一作者，武汉纺织大学吴奇教授和北京师范大学陈玲教授为论文共同通讯作者。

紫外非线性光学（NLO）材料因其在激光科学技术中的关键应用而备受关注。理想的紫外NLO晶体需满足短紫外截止边（也即材料的带隙需大于4.2 eV）、大倍频系数（大于1倍KDP）和适中双折射率三个核心指标。但这些性能之间相互制约，甚至成反比关系。要想获得三种性能均大幅提升，综合性能优异的紫外NLO晶体，极具挑战性，一直是该领域的研究热点和难点。

配合物是一类重要NLO材料研究体系，因其结构可设计性、兼具无机和有机组分的固有特性而备受关注。4-羟基吡啶（C₅H₅NO）是一种常见的单齿配体，利用与中心金属原子形成强M–O的配位键，形成功能配合物。为了满足中心M原子（例如Zn²⁺, Cd²⁺, Ni²⁺，CN = 4；或Sb⁵⁺，CN = 6）配位饱和的需求，相关的配合物要么需要4或6分子的4-羟基吡啶，要么需要第二配体(Cl^-等)的参与，这往往造成能隙减小、偶极矩抵消；由于对称中心的产生，从而失去二阶倍频效应（SHG）。这些原因造成该类NLO材料数量稀少。

针对该问题，吴奇教授和北京师范大学陈玲教授首次发现4-羟基吡啶的异双齿配位模式。利用这种非常规的异双齿配位作用，获得非中心对称的化合物Zn(C₅H₄NO)₂（空间群Fdd2）。该晶体结构的[ZnO₂N₂]四面体结构单元（builiding unit）由于异双齿配体的取向诱导作用，使得其微观极化实现方向一致的排列，从而产生了宏观的强SHG效应，其强度达到了13.6 × KDP，为迄今所有紫外波段含锌金属有机配合物中的最大值。Zn(C₅H₄NO)₂的光学带隙为4.40eV，满足在紫外光区透明的应用需求。此外，该化合物热稳定高、光致发光寿命长并伴有蓝色余辉等。这项研究为探索非中心结构提供了新思路，对推动NLO材料、极性材料等的发展具有重要意义。