受外部刺激控制的多稳定性材料具有应用于大容量信息存储和开关设备的潜力。由结构相变引起的物理性质转换大多数建立在两种状态之间。如果有超过两种状态的可控、多稳定性材料，则可以将当前系统的存储能力提高几个数量级。
二次谐波(SHG)是最低阶非线性光学效应，借助该效应可以将入射激光从基频ω转换为倍频 2ω。在结构化学方面，该效应仅存在于非对称中心的材料中，因此适用于信息的存储和读取。然而，压力诱导的二次谐波转换材料相关工作却十分有限。
近日，北京高压科学研究中心的王永刚研究员和中国地质大学(北京)的黄洪伟教授合作，通过原位高压粉末和单晶偏振二次谐波测试手段，在极性材料碘酸氧铋(BiOIO3)中观察到首例压力驱动的二次谐波多步转换现象。
碘酸氧铋是一种基于孤对电子效应的极性材料。原位高压同步辐射X射线衍射实验揭示了其在压力作用下发生了两次结构相变，分别对应于低压相(强二次谐波态)到中间相(中间二次谐波态)，最后到高压相(无二次谐波态)。二次谐波测试手段结合了高压粉末样品测试和高压单晶偏振测试两种方式，均揭示了压力下二次谐波多步转变的发生。 基于原位X射线吸收谱的局域结构分析表明，在压力的作用下[IO3]单元中的I5+阳离子的配位数从环境相中的3增加到高压相中的5。相邻氧原子的接近将导致孤对电子受到抑制，二次谐波强度减弱，这是造成二次谐波中间态的重要原因。此外，由于压力只能逐渐抑制孤对电子，高压相中二次谐波信号的突然消失源于非中心对称到中心对称的结构相变。同时，功能单元的配位环境改变也导致了光学吸收边的不连续变化。 综上所述，基于一台原位高压偏振二次谐波测试系统的成功搭建，研究人员在极性材料碘酸氧铋中成功观察到了第一例压力下的二次谐波多步转换现象，同时揭示了含立构活性孤对电子化合物在压力刺激下具有丰富的多态转换现象的潜力。该工作为未来继续探索温度或压力响应的二次谐波开关材料奠定了基础，有望应用于下一代大容量信息存储等场合。 论文信息： Pressure-Driven Two-Step Second-Harmonic-Generation Switching in BiOIO3 Dequan Jiang, Huimin Song, Ting Wen, Zimin Jiang, Chen Li, Ke Liu, Wenge Yang, Hongwei Huang*, Yonggang Wang* Angewandte Chemie International Edition
