[发明专利]一种多苯基鏻单晶光纤及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种多苯基鏻类单晶光纤及其制备方法与应用。所述的多苯基鏻单晶光纤化学组成为四苯基卤化鏻或四苯基卤化鏻水合物晶体，所述的多苯基鏻单晶光纤的分子式为C₂₄H₂₀PX·nH₂O，其中X为Cl、Br或I，n≥0，直径为1～50μm，长径比≥500：1。本发明首次采用下种生长的方式进行制备多苯基鏻单晶光纤。与现有技术相比，本发明的方法可以将光纤直径可以控制在1～50μm范围之内，制备的多苯基鏻单晶光纤拥有极大的长径比和比表面积，光纤直径可控，表面光滑，光纤质量高、体积小，导光性好，拉伸强度高，可应用于受激拉曼散射、非线性频率转换及光波导器件的制备。

技术领域

本发明涉及一种多苯基鏻类单晶光纤及其制备方法与应用，属于晶体材料技术领域。

背景技术

单晶光纤是一种性能优异的低维光学材料，与大尺寸体块晶体不同，它能将耦合的激光束缚在微米级的微小体积内，有效提高泵光的功率密度，降低信号输出的阈值，提高激光转换效率。与玻璃光纤相比，单晶光纤保持了单晶的本质特征，具有非线性频率转换、拉曼散射、电光效应等晶体物理特性，因而被广泛应用于光电子、光通讯、超导技术领域微型器件的制备。

迄今为止，国内外报道的单晶光纤仅限于无机材料，如氧化物、氟化物、卤化物、无机盐等，而有机的单晶光纤很少有报道。然而，作为功能材料，有机晶体相比无机晶体材料具有更大的非线性性质、更快的响应速度及更广泛的材料来源。因此，有机晶体在功能器件方面具有重要而广泛的应用前景。

分析有机单晶光纤鲜有报道的原因主要在于生长制备方法的缺乏。目前，广泛采用的单晶光纤生长制备技术主要包括微下拉及激光加热基座两种，但这两种方法仅适用于高熔点的无机单晶光纤的生长。而有机晶体的熔点低，高温条件下易分解，不适合于熔融提拉或微下拉生长制备单晶光纤。

多苯基鏻化合物是一系列重要的有机材料，已作为活性反应物、药物中间体、催化剂等被广泛研究和应用。最近，我们研究发现，部分多苯基鏻化合物具有良好的结晶性质，既可生长成大尺寸的晶体，也可以控制条件生长制备光纤单晶，且光纤表现出优异的非线性光学性质。

因此，开发有机单晶光纤，提供有机单晶光纤的制备方法成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

针对有机单晶光纤材料及现有生长制备技术的空白，本发明提供一种多苯基鏻单晶光纤及其制备方法与应用。该单晶光纤可作为光波导、激光频率转换及受激拉曼散射晶体材料。

术语说明：

室温：具有本领域公知的含义，一般是指25±5℃。

长径比：单晶光纤的长度与直径之比。

本发明的技术方案如下：

一种多苯基鏻单晶光纤，所述的多苯基鏻单晶光纤化学组成为四苯基卤化鏻或四苯基卤化鏻水合物晶体，所述的多苯基鏻单晶光纤的分子式为C₂₄H₂₀PX·nH₂O，其中X为Cl、Br或I，n≥0，所述的多苯基鏻单晶光纤的直径为1～50μm，长径比≥500：1。

根据本发明，优选的，所述的四苯基氯化鏻的晶体结构属于正交晶相，mmm点群，Pnma空间群，α＝β＝γ＝90°；所述的四苯基溴化鏻的晶体结构属于正交晶相，mmm点群，Pnma空间群，α＝90°，γ＝90°，β＝90°；所述的四苯基碘化鏻的晶体结构属于四方晶相，-42m点群，I-42d空间群，α＝β＝γ＝90°。

根据本发明，上述多苯基鏻单晶光纤的制备方法，包括步骤如下：

(1)将多苯基鏻盐加入至超纯水中，在密封状态加热溶解，得到多苯基鏻盐溶液；

(2)将步骤(1)得到的多苯基鏻盐溶液在60～80℃过热24～48h，经过滤得到多苯基鏻盐过饱和溶液；