光学各向异性是材料的一个本征属性，而它的强弱决定着光电功能材料的应用。随着社会需求的提高与科技的发展，在信息，能源科技、医疗及军事领域上，对材料的性能提出更高的要求。在探索新材料的过程中，研究微观结构对材料性能的贡献及对外场的响应对探索新材料有指导意义并且可以缩短新材料的研发周期加快材料的发展步伐。因此，探索出对材料性能起决定性的“基因”，对材料发展这个“基因工程”具有非凡的意义。
中国科学院新疆理化技术研究所新型光电功能材料实验室潘世烈研究团队近年来致力于新型线性与非线性光学晶体设计研究。在光学材料中，光学各向异性决定材料的双折射率，大的双折射率晶体可用于光纤通信中的无源器件，如：光隔离器、旋光器、延迟器、偏振器等。而在非线性光学晶体中，光学各向异性决定角度相位匹配的波长范围从而决定非线性光学材料的使用范围与应用前景。课题组博士研究生雷兵华在研究员杨志华与研究员潘世烈的指导下，以经典双折射率材料yvo4作为模版结合非简谐振子物理图像提出了评估晶体材料光学各向异性模型—响应电荷分布各向异性(reda)模型。该模型指出键电荷分布的各向异性决定光学各向异性，影响响应键电荷分布的离子或基团为光学各向异性的“基因”片断。文中对在可见光区不能实现角度相位匹配的化合物bpo4的键电荷分布进行理论模拟优化，增强材料的光学各向异性，使其在理论上成功输出深紫外相干光。因此，此模型既可分析出“基因”片断，也可作为线性与非线性光学材料的设计与合成的理论工具，为材料的设计与合成提供新的思路与方向。相关研究成果作为特色封面文章发表在《化学通讯》(chemical communications，2017, doi: 10.1039/c6cc09986f)上。
该研究工作得到国家青年973项目与国家自然科学基金等项目的支持。
图1 ：通过优化键电荷分布，提高化合物的非线性光学性能
图2：杂志封面
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