硫酸鹽具有寬的光學帶隙、短的紫外截止邊，成為光學晶體領域的重要研究對象。硫酸鹽基元近乎正四面體結構具有高的對稱性，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域的應用。受帶隙和雙折射平衡關系制約，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，通過配體取代優化硫酸鹽基元的光學性質，以實現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。基于原始硫酸鹽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計目標。為驗證設計的優越性，團隊組裝了15種化合物并進行了光學性能評估，其中9種晶體結構為首次發現。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。研究發現，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控光學性質，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計的成功率，推進了新型雙折射晶體的研發工作，為短波長區域新型光學材料研究提供了新思路。
相關研究成果發表在ACS Central Science上。研究工作得到科學技術部、國家自然科學基金委員會、中國科學院等的支持。
論文鏈接
設計的新型化合物與原始化合物的雙折射性能比較示意圖
本文鏈接：科研人員提出增強硫酸鹽各向異性新范式http://m.lensthegame.com/show-12-541-0.html
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