雜化晶態(tài)材料是在分子尺度上包含有機(jī)和無(wú)機(jī)組分的新型復(fù)合晶態(tài)材料，不同于傳統(tǒng)復(fù)合材料在宏觀(guān)或介觀(guān)尺度下的混合，微觀(guān)尺度下的組分混合使得雜化晶態(tài)材料具有更好的均一性。通常，無(wú)機(jī)組分為晶體提供機(jī)械強(qiáng)度和整體結(jié)構(gòu)，而有機(jī)組分則以氫鍵、范德華力、共價(jià)鍵、配位鍵等相互作用來(lái)連接無(wú)機(jī)組分。因此，雜化晶體兼具無(wú)機(jī)和有機(jī)晶體的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還展現(xiàn)出一些兩者都不具備的性能。因此，有望在雜化體系探索性能優(yōu)異的短波長(zhǎng)非線(xiàn)性光學(xué)晶體。

中國(guó)科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所晶體材料研究中心研究人員一直致力于硼酸鹽新型紫外、深紫外光電功能晶體的研究。近日，該團(tuán)隊(duì)基于π和非π共軛模塊的組裝策略，合成了兩例雜化羥基氟化硼酸鹽短波長(zhǎng)非線(xiàn)性光學(xué)晶體。研究人員通過(guò)組裝π共軛基元[BO2(OH)]和非π共軛基元[BO2F2]設(shè)計(jì)出[B3O3F2(OH)2]和[B3O3F4(OH)]兩種不同的B-O-F/H陰離子團(tuán)簇，在此基礎(chǔ)上引入π共軛有機(jī)陽(yáng)離子[C(NH2)3]進(jìn)一步組裝，設(shè)計(jì)并合成出兩例結(jié)晶于非心空間群的雜化羥基氟化硼酸鹽[C(NH2)3][B3O3F2(OH)2]和[C(NH2)3]2[B3O3F4(OH)]。兩例羥基氟化硼酸胍都以具有非線(xiàn)性光學(xué)活性的層狀結(jié)構(gòu)為特征，表現(xiàn)出優(yōu)異的線(xiàn)性與非線(xiàn)性光學(xué)性能，包括短的紫外截止邊（~ 200 nm），大的倍頻效應(yīng)（0.9-1.4×KDP@1064 nm或0.3-0.5×β-BBO@1064 nm）和較大的雙折射率（Δn = 0.173和0.161@1064 nm），因此它們均是潛在的短波長(zhǎng)紫外非線(xiàn)性光學(xué)晶體。研究通過(guò)多種測(cè)試手段，確定了[C(NH2)3]陽(yáng)離子和[B3O3F2(OH)2]/[B3O3F4(OH)]雜陰離子基元中有序的F/[OH]/[NH2]。高性能有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化羥基氟化硼酸鹽的發(fā)現(xiàn)將拓展氟化硼酸鹽體系中線(xiàn)性、非線(xiàn)性光學(xué)相關(guān)的理論前沿研究，進(jìn)而加速新型短波長(zhǎng)紫外線(xiàn)非線(xiàn)性光學(xué)晶體的發(fā)現(xiàn)。

相關(guān)研究成果發(fā)表在《材料化學(xué)》（Chemistry of Materials）上。研究工作得到科學(xué)技術(shù)部、國(guó)家自然科學(xué)基金委和中科院等項(xiàng)目的資助。　

論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemmater.1c03974