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近日，中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所特種影像材料與技術(shù)研究中心孫繼斌副研究員與湘潭大學(xué)陳華杰教授課題組、劍橋大學(xué)曾維軒博士等合作，采用酮胺縮合策略，構(gòu)建了一類化學(xué)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(yīng)用于非線性光學(xué)領(lǐng)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(cè)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(bào)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(shí)現(xiàn)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(shù)達(dá)到374 cm GW–1，在同等測試條件下，顯著高于經(jīng)典非線性光學(xué)材料C60（153 cm GW–1）。 

有關(guān)研究結(jié)果以N-Doped Nonalternant Nanoribbons with Excellent Nonlinear Optical Performance為題發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》（Angewandte Chemie International Edition 2023, DOI: 10.1002/anie.202306418）上。湘潭大學(xué)碩士生宋影為論文第一作者，湘潭大學(xué)陳華杰教授、中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所孫繼斌副研究員、劍橋大學(xué)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(xué)基金委、湖南省教育廳基金委和瑪麗·居里（Marie Sklodowska-Curie）研究計(jì)劃的支持。 

該論文是中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所特種影像材料與技術(shù)研究中心在有機(jī)三階非線性光學(xué)材料的開發(fā)與性能研究工作取得的最新進(jìn)展。近年來，該研究團(tuán)隊(duì)通過構(gòu)筑大的π-共軛體系、引入強(qiáng)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(jī)三階非線性光學(xué)材料，相關(guān)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(xué)院理化技術(shù)研究所在有機(jī)三階非線性光學(xué)材料以及在光限幅應(yīng)用基礎(chǔ)研究領(lǐng)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(xué)結(jié)構(gòu)和（b）理論結(jié)構(gòu)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(xué)性能   

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