新疆理化所在深紫外双折射晶体设计上取得新进展
双折射晶体是产生和调制偏振光的关键材料，被广泛应用于光通信、偏光信息处理、高精度科研仪器以及激光工业等领域。当前能应用于深紫外波段(< 200 nm)的双折射材料设计仍是一个挑战。为了满足科技发展需求，开发综合性能优异的新型深紫外双折射材料仍然是亟待解决的问题。研究发现，具有共轭π轨道的 [bo3]3-平面基元能够产生大的极化率各向异性，进而利于获得大的双折射率，是短波长双折射材料设计的非常优异的基本结构基元。
在前期工作中，新疆理化所晶体材料研究中心利用经典偶极-偶极相互作用模型对b-o基团进行了理论研究，系统地计算了平面[bo3]3-单元聚合成的链状bno2n 1 (n≥1)基团的极化各向异性，指出高聚合度的平面硼酸盐阴离子基团，如[b2o5]4-，[b4o9]6-、1∞[bo2]链等的平均极化各向异性大于孤立的[bo3]3-基团，首次提出链状聚合[bo3]3-基元是设计大双折射深紫外晶体的优异结构基元（j. am. chem. soc., 2018, 140, 16311）。通过离子替代策略设计出含有共平面排列[b2o5]4-基元的深紫外双折射晶体li2na2b2o5，该晶体具有较短的紫外截止边（181nm）和大的双折射率（0.095@532nm），并利用顶部籽晶法生长了尺寸为35 × 15 × 5 mm3的li2na2b2o5晶体，系统表征了其物化性能（j. am. chem. soc., 2019, 141, 3258）。在此基础上，团队人员进一步深入研究了1∞[bo2]链的结构特点，提出￥[bo2]链的平面度越好越有利于光学各向异性的效应叠加，同时，结合碱金属硼酸盐li-b-o体系优势，遴选出libo2晶体并生长出尺寸达？55 × 34 mm3的高质量单晶，libo2晶体具有大双折射率（0.168@266 nm）并将透过截止边推进到最短164 nm的深紫外区（light: sci. appl., 2022, 11, 252）。上述研究为设计深紫外双折射晶体提供了新思路。
近期，研究人员继续在含有1∞[bo2]链材料体系探索，通过向硼酸盐中引入共价性较强的alomfn (m n = 4, 5, 6)基元诱导1∞[bo2]链的形成，为含有1∞[bo2]链深紫外双折射晶体的设计提供了新的途径。采用离子替代和氟化策略，成功合成了一例新的氟铝硼酸盐li0.5na0.5alb2o4f2，该晶体中含有近共面排列的1∞[bo2]链及硼酸盐中首次发现的alo3f3基团。li0.5na0.5alb2o4f2具有较短的紫外截止边 (< 200 nm)和较大的双折射率(≥0.108 @546 nm)，是一种潜在的深紫外双折射材料。
相关研究成果以全文形式发表在《先进光学材料》上（adv. optical mater. 2022, 2202353），新疆理化所为唯一完成单位，张敏研究员和潘世烈研究员为通讯作者，博士研究生燕紫婷和硕士研究生储冬冬为共同第一作者。该研究工作得到了科技部、国家基金委和中科院青促会等项目的资助。
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晶体结构设计策略示意图
