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超原子P@Al12构筑的体系的结构和非线性光学性

质

超原子是由一个或多个原子组成的一种人工构建的微观结构体系，

具有特殊的结构和性质。P@Al12是一种由12个铝原子和一个磷原子组

成的超原子，具有独特的结构和非线性光学性质。本论文将从结构和非

线性光学性质两个方面来探讨P@Al12的特点。

首先，我们先来研究P@Al12的结构。P@Al12可以看作是一个类似

于气相分子的结构，其中的P原子处于中心位置，被12个Al原子围绕

着。通过密度泛函理论(DFT)计算，我们可以得到P@Al12的几何构型如

下图所示。

[插入P@Al12结构图]

从结构上看，P@Al12具有一个球形外壳，外壳上的12个Al原子形

成了一个纳米笼结构，将中心的P原子包裹在内。这种纳米笼结构对于

保护P原子具有重要意义，可以防止其与外部环境发生反应。此外，纳

米笼结构还赋予P@Al12一些特殊的性质，如高度对称性和稳定性。

接下来，我们将关注P@Al12的非线性光学性质。非线性光学是研

究材料在高强光照射下，其光学性质发生非线性变化的学科。由于其高

度对称性和稳定性，P@Al12在非线性光学领域具有潜在的应用价值。

首先，我们将讨论P@Al12的光学吸收性质。通过计算光学吸收光

谱，我们可以得到P@Al12在可见光范围内的吸收峰。实验结果显示，

P@Al12在近红外区域具有较强的吸收峰，这与其能带结构有关。特别是

在近红外区域，P@Al12的吸收系数较高，且随着光强的增加而增加。这

表明P@Al12对于近红外光的吸收效果较好，可以应用于光电探测器等器

件。

其次，我们考察P@Al12的光学非线性效应。通过计算二次谐波发

生率等非线性光学参数，我们可以得到P@Al12的非线性光学响应。实验

结果表明，P@Al12在近红外区域具有较高的二次谐波发生率，即具有较

强的非线性光学效应。此外，P@Al12还展示出较好的光稳定性，能够在

较高光强下保持其非线性光学性质。这使得P@Al12在光学器件的应用方

面具有巨大的潜力。

总的来说，P@Al12是一种由12个铝原子和一个磷原子构成的超原

子体系，具有特殊的结构和非线性光学性质。P@Al12的结构由一个球形

外壳和纳米笼结构组成，能够稳定地包裹中心的P原子。在光学方面，

P@Al12在近红外区域具有较强的吸收峰和较高的二次谐波发生率，具有

较好的光稳定性。这些特点使P@Al12在光学器件领域具有广阔的应用前

景。

在未来的研究中，我们可以进一步探索P@Al12的结构和非线性光

学性质。例如，可以通过调控12个Al原子的排列方式或引入其他元素来

改变P@Al12的性质。此外，还可以研究P@Al12与其他材料的相互作用，

以进一步拓展其应用领域。