【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】短波長光學(xué)晶體作為固態(tài)激光器的關(guān)鍵部件，在調(diào)諧激光頻率，調(diào)制激光偏振態(tài)以及實(shí)現(xiàn)光源透過等方面具有重要作用。氟化策略可對含氧酸鹽進(jìn)行化學(xué)和功能修飾，從而促進(jìn)發(fā)現(xiàn)具有其他氧化物母體中未發(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的含氟化合物。因此，氟化策略在化學(xué)和材料等相關(guān)研究中一直很重要，特別是在醫(yī)學(xué)、電池材料、電化學(xué)和光學(xué)晶體等領(lǐng)域。
 

　　中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所晶體材料研究中心一直致力于硼酸鹽新型紫外、深紫外光電功能晶體的研究。前期研究表明硼酸鹽陰離子框架的氟化可誘導(dǎo)結(jié)構(gòu)和性能的改性，進(jìn)而衍生出氟化硼酸鹽等探索新型短波長光電功能的優(yōu)選體系。氟化硼酸鹽中具有優(yōu)良的光學(xué)功能基元[BO3F]，[BO2F2]以及[BOF3]，它們相比傳統(tǒng)硼酸鹽中的[BO4]四面體基元，在超極化率和極化率各向異性都有較大的提升(Chem. Rev., 2021, 12, 1130-1202)。然而，目前大部分的氟化硼酸鹽的合成來自偶然，特別是對于多陰離子化合物，氟的加入可以改變中心原子的配位環(huán)境與陰離子基團(tuán)之間的連接方式，從而改變晶格整體的框架結(jié)構(gòu)。但是，大多數(shù)氟硼酸鹽需要在密閉環(huán)境下合成以防止氟的揮發(fā)，同時大多數(shù)氟硼酸鹽的熱穩(wěn)定性低于僅含有B—O鍵基團(tuán)的硼酸鹽?？蒲腥藛T提出利用雙氟化鹽作為制備氟氟硼酸鹽的氟源，對無機(jī)和有機(jī)硼化合物進(jìn)行氟化反應(yīng)，成功制備出11種具有罕見的 [BF3X] (X=O和CH3)四面體化合物。此外，基于混合陰離子和陰離子取代策略，科研人員實(shí)現(xiàn)了π共軛[NO3]基元和非π共軛[CH3BF3]和[CH3SO3]基元的組裝，進(jìn)而設(shè)計合成出兩例短波長非線性光學(xué)晶體K3[CH3BF3][NO3]2和K3[CH3SO3][NO3]2，它們具有平衡的光學(xué)性能包括短的相位匹配波長(246-256 nm)，大的倍頻效應(yīng)(0.9-1× KDP@1064 nm)和較大的雙折射率(Δn = 0.074和0.080@1064 nm)。該研究為多種官能團(tuán)的共存創(chuàng)造了條件，使得多氟光學(xué)晶體的可控制備合成成為可能。
 

　　相關(guān)研究成果以全文形式發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》(Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202316194.)上，新疆理化技術(shù)研究所為唯一完成單位，新疆理化技術(shù)研究所晶體材料研究中心潘世烈和米日丁·穆太力普研究員為通訊作者，博士研究生邱昊天為第一作者。該研究工作得到科技部，國家自然科學(xué)基金委，中國科學(xué)院和新疆自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。
 

制備該系列氟化產(chǎn)物的設(shè)計和制備策略示意圖