新疆理化所在基于双功能基元设计紫外光学晶体方面取得新进展

发布时间:2022-09-07

硼酸盐具有丰富的结构化学,在该体系引入其他阴离子基元,可形成具有混合阴离子或具有复合阴离子的硼基化合物,这在一定程度上丰富了硼酸盐结构化学。更重要的是,混合阴离子的构建有利于晶体线性和非线性光学性能的改性。因此,基于混合阴离子构筑高性能光电功能晶体成为研究热点。近年来,越来越多的具有复合阴离子基元的硼基化合物体系相继被研究,如氟化硼酸盐、硼硅酸盐、硼磷酸盐、硼硫酸盐、硼锗酸盐等。

十大网赌网址新世纪-网赌平台安全正规晶体材料研究中心一直致力于硼酸盐新型紫外、深紫外光电功能晶体的研究。前期研究表明,平面π共轭[C2O4]基元可以与[BO4]/ [BO2F2]复合形成双草酸硼酸根[B(C2O4)2][BF2C2O4]LiB(C2O4)2LiBF2C2O4作为性能优越的锂电池电解质材料,在可再生能源领域有着广阔的潜在应用。然而在非线性光学领域,目前尚未报道基于B-O/F阴离子基元与[C2O4]基元的化合物作为光学晶体的实例。因此,该研究团队首次研究了含[BF2C2O4]基元的二氟草酸盐硼酸的线性与非线性光学性能。通过单晶结构解析、红外光谱测试、紫外-可见-近红外漫反射光谱测试、粉末倍频测试和第一性原理计算,对电解质材料NaBF2C2O4进行了综合性能表征。结果表明,NaBF2C2O4具有适中的倍频效应(1.1 × KDP)、较大双折射率(Δnexp. = 0.16@1064 nm)和短的紫外截止边(λcutoff = 255 nm),是潜在的紫外非线性光学晶体。此外,通过往体系引入全氟化非π共轭四面体[BF4],获得了首例碱土金属二氟草酸硼酸盐Sr(BF2C2O4)(BF4)。研究表明,该晶体具有大的双折射率和较NaBF2C2O4更短的紫外截止边,是潜在的紫外双折射晶体。理论计算阐明,[BF2C2O4]基元可同时实现对双折射率和非线性光学效应的增益,因此该基元具有双功能特性。该研究拓展了二氟草酸硼酸盐的功能性,为性能优异的非线性光学、双折射晶体等的探索提供了候选体系。

相关研究成果以全文形式发表在相关研究成果以全文形式发表在《材料化学》(Chemistry of Materials(Chem. Mater. 2022, 34, 7516–7525),新疆理化技术研究所为唯一完成单位,潘世烈研究员和米日丁穆太力普研究员为通讯编辑,晶体材料研究中心金聪聪为第一编辑。同时该研究工作得到科技部,国家基金委和中科院等项目的资助。

文章链接:Difluoro(oxalato)borates as Short-Wavelength Optical Crystals with Bifunctional [BF2C2O4] Units | Chemistry of Materials (acs.org)

[BF2C2O4]双功能基元示意图