Els cristalls òptics no lineals d'infrarojos (IRNLO) serveixen com a components clau per a la conversió de freqüència làser i tenen un paper vital en tots els làsers-sòlid-. Actualment, els cristalls IRNLO disponibles comercialment inclouen principalment compostos de tipus calcopirita-com ara AgGaS₂, AgGaSe₂ i ZnGeP₂. Tanmateix, a causa de les seves limitacions de rendiment intrínseques, aquests materials ja no poden satisfer completament les demandes creixents de la tecnologia làser infraroja d'ona llarga-. Hi ha una necessitat urgent de superar les limitacions dels materials existents i desenvolupar nous materials IRNLO-d'ona llarga-d'alt rendiment.
Recentment, investigadors de l'Institut Tècnic de Física i Química de Xinjiang, Acadèmia Xinesa de Ciències, van realitzar una anàlisi sistemàtica dels orígens de rendiment dels materials IRNLO existents. Van proposar una estratègia de disseny estructural que implicava el muntatge sinèrgic d'unitats funcionals avantatjoses per construir nous materials IRNLO. Utilitzant la família AⅡBⅡCⅣQⅥ₄ com a plantilla, van modular amb èxit el bandgap i els efectes òptics no lineals de segon -ordre en compostos de selenur, donant lloc al descobriment de dos nous materials IRNLO d'ona llarga -: SrCdSiSe₄ i BaCdSiSe₄.
Aquests dos compostos presenten fortes respostes òptiques no lineals de segon -ordre, que mesuren entre 2,1 i 2,7 vegades la de AgGaS₂, mentre que les seves bandes buides (2,67–2,78 eV) els classifiquen com a semiconductors de banda-ample. Els seus llindars de dany del làser són quatre vegades més alts que els de l'AgGaS₂ comercial, cosa que els converteix en candidats prometedors per a la generació de làser infrarojos d'ona llarga-eficaç i d'alta potència-. En particular, SrCdSiSe₄ és un compost de fusió congruent amb característiques favorables de creixement de cristalls, facilitant el creixement de grans cristalls simples per a aplicacions pràctiques.
Tant els resultats experimentals com els computacionals indiquen que l'excel·lent rendiment global de SrCdSiSe₄ i BaCdSiSe₄ prové principalment del conjunt sinèrgic d'unitats funcionals avantatjoses, incloent [AⅡSe₈], [CdSe₄] i [SiSe₄].
Els resultats de la investigació relacionats es van publicar a Advanced Functional Materials. Aquest treball va comptar amb el suport del Programa d'Investigació Prioritària Estratègica de l'Acadèmia Xinesa de Ciències, la Fundació Nacional de Ciències Naturals de la Xina i la Fundació de Ciències Naturals de la Regió Autònoma Uygur de Xinjiang, entre d'altres.