近期，中國科學院新疆理化技術研究所研究員潘世烈和楊志華團隊在氟化硼酸鹽的深紫外非線性光學性能研究方面取得進展。該團隊提出了通過共價鍵合氟優化硼氧框架的新策略，為設計新型光學材料提供了理論依據。相關研究成果發表在《科學通報》（Science Bulletin）上。
氟化硼酸鹽具有豐富的結構多樣性和組裝模式，成為研究深紫外非線性光學材料的優勢體系。而關于具有B-F鍵合的氟化基元影響結構及性能的內在規律尚不明晰。該團隊剖析了系列氟化硼酸鹽雙折射率與倍頻效應，發現了氟化硼酸鹽的非中心性和非線性光學性能主要來源于B-O/F子晶格的結構及性能特征。
該研究引入了氟，并通過聚合誘導效應、剪刀效應修飾與優化B-O骨架，提升了氟化硼酸鹽的光學性能。同時，研究通過對氟化硼酸鹽倍頻效應的軌道分析，揭示了氟化硼酸鹽倍頻效應的非中心對稱子晶格帶邊軌道分布機制，即形成于非中心對稱子晶格及出現在能帶邊緣的軌道將主導二次諧波產生。進一步，研究發現，共價鍵合氟的聚合誘導效應和剪切效應優化了軌道分布。
氟化硼酸鹽倍頻的貢獻主要受氧非鍵軌道的支配，同時，氟也有直接貢獻，揭示了非中心對稱子晶格帶邊軌道分布機制。這一研究從軌道層面上闡明了氟化硼酸鹽倍頻效應的物理機制，證明了共價鍵合氟的貢獻。同時，該研究為深紫外非線性光學性能優化提供了新視角，為新型光學材料的設計與開發奠定了基礎。
研究工作得到國家自然科學基金委員會和中國科學院等的支持。
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