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近日，中國科學院理化技術研究所特種影像材料與技術研究中心孫繼斌副研究員與湘潭大學陳華杰教授課題組、劍橋大學曾維軒博士等合作，采用酮胺縮合策略，構建了一類化學性能穩(wěn)定、溶解性好的氮摻雜非交替納米帶分子（如圖1所示），并首次將該類材料應用于非線性光學領域，揭示了其優(yōu)異的反飽和吸收性能（如圖2所示）。其中，末端三蝶烯和側基三異丙基硅乙炔的引入，有效地抑制了分子間的聚集，顯著提升了材料的溶解性，為目前報道的分子長度最長的可溶解氮雜非交替納米帶——含13元稠環(huán)分子；另外，多重五元環(huán)的植入有效地阻斷了線性并苯類稠環(huán)的全局芳香性，實現了基態(tài)與激發(fā)態(tài)兼具的局域芳香性，因而提高了π-共軛系統(tǒng)的穩(wěn)定性。使得材料（NNNR-2）的三階非線性吸收系數達到374 cm GW–1，在同等測試條件下，顯著高于經典非線性光學材料C60（153 cm GW–1）。 

有關研究結果以N-Doped Nonalternant Nanoribbons with Excellent Nonlinear Optical Performance為題發(fā)表在《德國應用化學》（Angewandte Chemie International Edition 2023, DOI: 10.1002/anie.202306418）上。湘潭大學碩士生宋影為論文第一作者，湘潭大學陳華杰教授、中國科學院理化技術研究所孫繼斌副研究員、劍橋大學曾維軒博士為論文共同通訊作者。研究工作得到了國家自然科學基金委、湖南省教育廳基金委和瑪麗·居里（Marie Sklodowska-Curie）研究計劃的支持。 

該論文是中國科學院理化技術研究所特種影像材料與技術研究中心在有機三階非線性光學材料的開發(fā)與性能研究工作取得的最新進展。近年來，該研究團隊通過構筑大的π-共軛體系、引入強的電子給-受體相互作用以及重金屬原子等策略，成功開發(fā)了系列高性能有機三階非線性光學材料，相關成果發(fā)表在：Angew. Chem. Int. Ed.，2021, 60, 11326；ACS Appl. Mater. Interfaces, 2020, 2944; J. Mater. Chem. C, 2020, 12993；J. Mater. Chem. C, 2018, 6, 8495；Chem. Commun., 2018, 10981; J. Mater. Chem. C, 2018, 13114。上述成果表明中國科學院理化技術研究所在有機三階非線性光學材料以及在光限幅應用基礎研究領域形成了研究特色。 

圖1. 氮雜非交替納米帶分子NNNR-1和NNNR-2的（a）化學結構和（b）理論結構模擬 

圖2. 氮雜非交替納米帶分子NNNR-1和NNNR-2的非線性光學性能   

原文連接：https://doi.org/10.1002/anie.202306418