Ukrainian Journal of Physical Optics 
Home page
 
 

Other articles 

in this issue
Structure and characterization of a new organic crystal for optical limiting applications, isonicotinamide bis-p-aminobenzoic acid 
1Vijayalakshmi A., 2Vidyavathy Balraj, 3Vinitha G.

1Department of Chemistry, RMK. Engineering College, Kavaraipettai 601206, India 
2Department of Chemistry, Velammal Engineering College, Chennai 600066, India
3Department of Physics, VIT University, Chennai-600127, India

Download this article

Abstract. A new organic nonlinear optical single crystal, isonicotinamide bis-p-aminobenzoic acid (INBAB), is grown from methanol solution using a slow evaporation solution technique. INBAB belongs to a monoclinic system with the space group P21/n. Its relative optical transmittance and optical band gap are found to be 58% and 3.4 eV, respectively. INBAB is thermally stable up to 147°C. The laser-induced surface damage threshold for our crystal is equal to 1.2 GW/cm2 for the 1064 nm Nd:YAG laser radiation. The nonlinear refractive index, the absorption coefficient and the third-order nonlinear susceptibility of our crystal are determined using a Z-scan technique. The material demonstrates optical-limiting behaviour up to the input irradiance of around 5.63 mW.

Keywords: optical materials, nonlinear susceptibility, laser damage threshold, optical limiting

PACS: 42.25.Bs, 42.65.An
UDC: 535.3
Ukr. J. Phys. Opt. 17 98-104
doi: 10.3116/16091833/17/3/98/2016

Received: 23.05.2016

Анотація. Новий органічний нелінійно-оптичний монокристал ізонікотинамід біс-p-амінобензойна кислота (INBAB) вирощено з метанолового розчину із використанням методу повільного випарювання розчину. INBAB належить до моноклінної системі з просторовою групою P21/n. Його відносне оптичне пропускання і оптична ширина забороненої зони дорівнюють відповідно 58% і 3,4еВ. Сполука INBAB термічно стабільна аж до 147°C. Виміряний для кристала поріг лазерно-індукованого пошкодження поверхні складає 1,2 ГВт/см2 для випромінювання Nd:YAG лазера з довжиною хвилі 1064 нм. Із використанням методики Z-сканування визначено нелінійний показник заломлення і коефіцієнт поглинання, а також нелінійну сприйнятливість третього порядку. Виявилося, що матеріал виявляє оптичне обмеження для вхідного опромінення аж до 5,63 мВт..
 
REFERENCES
  1. Chemla D S and Zyss J, Nonlinear optical properties of organic molecules crystals. Academic Press: New York (1987).
  2. Meredith G R, Nonlinear optical properties of organic and polymeric materials (Ed. by D J Williams), ACS Symposium Series 223, American Chemical Society, Washington, DC (1983), pp. 27–56.
  3. Freeman J L, Zhao Q, Zhang Y, Wang J, Lawsonb C M and Gray G M, 2013. Synthesis, linear and nonlinear optical properties of phosphonato-substituted bithiophenes derived from 2,2′-biphenol. Dalton Trans. 42: 14281–14297. doi:10.1039/c3dt51499d
  4. Fellows S M and Prior T J, 2016. Crystal structure of 4-carbamoylpyridinium chloride. Acta Cryst. E. 72: 436–439. doi:10.1107/s2056989016003340
  5. Zyss J and Nicoud F, 1996. Status and perspectives for molecular nonlinear optics-from crystals to polymers and fundamentals to applications. Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 1: 533–546. doi:10.1016/S1359-0286(96)80069-6
  6. Syed Suresh Babu K, Peramaiyan G, NizamMohideen M and Mohan R, 2015. Crystal structure, growth and characterization of semiorganic nonlinear optical bis(isonicotinamide)perchlorate monohydrate (BINPM). J. Therm. Anal. Calorim. 120: 1337–1345. doi:10.1007/s10973-015-4457-8
  7. Bruker APEX2, SAINT, XPREP & SADABS.2004. Bruker AXS Inc, Madison, Wisconsin, USA.
  8. Sheldrick GM, 2008. A short history of SHELX. Acta Cryst. A. 64: 112–122. doi:10.1107/S0108767307043930
  9. Tauc J, Grigorovici R and Vancu A, 1966. Optical properties and electronic structure of amorphous germanium. Phys. Stat. Solidi B. 15: 627–637. doi:10.1002/pssb.19660150224 
  10. Sheik-Bahae M, Said A A, Wei T, Hagan D J and Van Stryland E M, 1990. Sensitive measurement of optical nonlinearities using a single beam. IEEE J. Quant. Electron. 26: 760–769. doi:10.1109/3.53394
  11. Dhanaraj P V, Rajesh N P, Vinitha G and Bhagavannarayana G, 2011. Crystal structure and characterization of a novel organic optical crystal: 2-Aminopyridinium trichloroacetate. Mater. Res. Bull. 46: 726–731. doi:10.1016/j.materresbull.2011.01.013
  12. Anandha Babu G and Ramasamy P, 2011. Growth and characterization of 2-amino-4-picolinium toluene sulfonate (2A4PTS). Spectrochim. Acta A. 82: 521–526. doi:10.1016/j.saa.2011.08.003
  13. Dhanaraj P V, Rajesh N P, Kalyana Sundar J, Natarajan S, Vinitha G and Bhagavannarayana G, 2011. Crystal structure and characterization of novel organic nicotinium trifluoroacetate single crystals. Mater. Chem. Phys. 129: 457–463. doi:10.1016/j.matchemphys.2011.04.041
  14. Cassano T, Tommasi R, Ferrara M, Babudri F, Farinola G M and Naso F, 2001. Substituent-dependence of the optical nonlinearities in poly(2,5-dialkoxy-p-phenylenevinylene) polymers investigated by the Z-scan technique. Chem. Phys. 272: 111–118. doi:10.1016/S0301-0104(01)00453-0
(c) Ukrainian Journal of Physical Optics