吡咯烷-1-ium-2-羧酸与4-羟基苯甲酸的共晶体：一种新型的相位匹配非中心对称有机材料，可用于高效产生二次谐波

《CrystEngComm》：Pyrrolidin-1-ium-2-carboxylate·4-hydroxybenzoic acid co-crystal: a novel phase-matchable acentric organic material for efficient second-harmonic generation

新型非中心对称有机共晶体P2C4HBA的合成与特性研究，其具有高光学透明性（87%）、强二次谐波生成（3.74×KDP）、优异热稳定性（182℃）和激光耐损性（5.29 GW/cm2），为下一代非线性光学和光电子应用提供潜在材料

　　

具有强二次谐波产生（SHG）效应和相位匹配能力的非中心对称有机晶体，对于先进非线性光学（NLO）器件来说具有特别的吸引力。我们报道了一种由吡咯里дин-1-鎓-2-羧酸（Pyrrolidin-1-ium-2-carboxylate）和4-羟基苯甲酸（4-hydroxybenzoic acid，简称P2C4HBA）组成的1:1共晶体的生长情况。这种新型有机材料中，质子化的吡咯里дин鎓（NH⁺）和去质子化的羧酸基团（COO^?）与中性羧酸单元（–COOH）共同存在于一个非中心对称的空间群P₂₁₂₁₂中。该共晶体在300–1100纳米范围内具有约87%的光学透明度，其带隙为4.18电子伏特（通过Tauc图确定）。Kurtz–Perry粉末测量结果显示，P2C4HBA的SHG强度分别为KDP的3.74倍和尿素的2.28倍；当颗粒尺寸约为135微米时，该信号达到饱和，这表明其具有优异的相位匹配性能。此外，该共晶体还具有较低的介电常数（ε_r = 2.97（1 kHz，313 K），较高的激光损伤阈值（1064纳米时为5.29 GW cm^?2），以及高达182°C的热稳定性。为了评估P2C4HBA的电子结构和NLO特性，还对其分子进行了量子化学计算。通过Hirshfeld表面分析方法，定量且直观地解释了控制晶体堆积的分子间相互作用。P2C4HBA凭借其竞争性的、可相位匹配的SHG响应、宽光谱透明性、优异的介电稳定性以及高的热稳定性和激光耐受性，成为下一代NLO和光电子应用（包括太赫兹波产生、频率转换和电光调制）的理想候选材料。