設計合成新型硼酸鹽光學晶體材料研究獲進展

硼酸鹽具有豐富的化學結構，B原子可採用BO3和BO4兩種配位方式，並進一步聚合成一維的鏈，二維的層和三維的網路，使硼酸鹽具有豐富的晶體結構。因此，硼酸鹽是設計合成新型光學晶體材料的優選體系。基於陰離子基團理論，BO3 平面基元具有不對稱電子云分布的π 共軛軌道，具有較大的微觀極化率，平行排列的BO3 平面基元利於使材料獲得好的倍頻效應和雙折射性質，這兩個參數直接決定了材料的激光轉換效率和倍頻應用波段範圍。

中國科學院新疆理化技術研究所新型光電功能材料研究團隊在設計合成新型紫外光學晶體材料方面進行了系統的探索研究，通過大量實驗，合成出具有新穎結構特點的硼酸鹽Li6Zn3(BO3)4。該晶體結晶於三斜晶系P-1空間群，結構中含有近平面排列的孤立BO3基團使其具有相對較大的雙折射率（0.065@1064 nm）。該結構中首次報道了共面連接的LiO4四面體。科研人員全面系統地總結了近100種含鋰硼酸鹽化合物，分析晶體結構Li-O多面體特性，歸納了Li-O配位陰離子基團種類和基團間的配位方式。研究發現，由於LiO4四面體共面連接時Li-Li原子間存在較大的斥力，導致共面連接的LiO4四面體情況非常罕見。此外，科研人員通過相關性能測試發現，Li6Zn3(BO3)4在溫度290℃-360℃和650℃-770℃範圍有兩個可逆相變，是一種潛在的相變材料。

相關研究成果作為封面文章發表在《無機化學前沿》（Inorganic Chemistry Frontiers）上。

該研究工作得到國家自然科學基金、自治區國際合作等項目的資助。

Li-O配位和硼酸鋰鋅的差熱-熱重曲線

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