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硫酸鹽具有寬的光學帶隙,、短的紫外截止邊,，成為光學晶體領(lǐng)域的重要研究對象。硫酸鹽基元近乎正四面體結(jié)構(gòu)具有高的對稱性，使其極化率各向異性較小,，對晶體的雙折射幾乎沒有貢獻,，阻礙了它們在光學材料領(lǐng)域的應用。受帶隙和雙折射平衡關(guān)系制約,，亟待解決在保證寬帶隙的情況下提高材料雙折射問題,。中國科學院新疆理化技術(shù)研究所潘世烈團隊提出了雙折射提升策略，通過配體取代優(yōu)化硫酸鹽基元的光學性質(zhì),，以實現(xiàn)寬帶隙和大雙折射的性能,。這一策略打破了硫酸鹽基元的高對稱性，引入了不同基團進行配體取代,?；谠剂蛩猁}基元的晶體工程配體取代研究涉及13種潛在模塊基元。與原始硫酸鹽單元相比,，新模塊的各向異性得到提升,，能夠滿足晶體工程設(shè)計目標。為驗證設(shè)計的優(yōu)越性,，團隊組裝了15種化合物并進行了光學性能評估，其中9種晶體結(jié)構(gòu)為首次發(fā)現(xiàn),。實驗中,，研究生長了厘米級尺寸的氨基磺酸氨基胍晶體，評估了其雙折射等光學性質(zhì),。研究發(fā)現(xiàn),，通過配體取代，這些衍生物的雙折射是對應硫酸鹽的4至6倍,；氨基磺酸氨基胍的雙折射約為硫酸鋰的35倍,。這一新范式通過策略性地裁剪硫酸鹽基元并實施配體取代調(diào)控光學性質(zhì)，提升了硫酸鹽衍生物晶體的雙折射,。同時,，新范式通過對微觀基元配體取代影響的預先評估，提高了高性能光學晶體設(shè)計的成功率,，推進了新型雙折射晶體的研發(fā)工作,，為短波長區(qū)域新型光學材料研究提供了新思路。相關(guān)研究成果發(fā)表在ACS Central Science上,。研究工作得到科學技術(shù)部,、國家自然科學基金委員會、中國科學院等的支持,。論文鏈接設(shè)計的新型化合物與原始化合物的雙折射性能比較示意圖