據(jù)新疆理化技術(shù)研究所，于2025年11月13日報(bào)道，雙折射是晶體材料對偏振光表現(xiàn)出各向異性折射率的重要光學(xué)性質(zhì)，在集成光調(diào)制器、電光開關(guān)及非線性光學(xué)頻率轉(zhuǎn)換等現(xiàn)代光電技術(shù)中具有關(guān)鍵作用。硫酸鹽因其所含的[SO4]四面體基團(tuán)具有寬能隙特點(diǎn)，被認(rèn)為是深紫外光學(xué)材料的理想候選體系。然而，[SO4]四面體結(jié)構(gòu)的極化率各向異性低，嚴(yán)重限制了硫酸鹽體系雙折射性能的進(jìn)一步提升。
近期，中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所研究團(tuán)隊(duì)將具有f0電子構(gòu)型的稀土金屬Y3+離子引入傳統(tǒng)的堿金屬硫酸鹽中，成功設(shè)計(jì)并獲得AY(SO4)2和A3Y(SO4)3（A=K，Rb，Cs）六例化合物。
結(jié)構(gòu)分析表明，Y3+形成了高度畸變的[YOn]多面體（n=7，8），與[SO4]四面體構(gòu)建出維數(shù)可調(diào)的Y–O–S網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。隨著堿金屬陽離子半徑增大，Y–O–S框架由三維逐漸降維為近似二維的層狀結(jié)構(gòu)，顯著增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的光學(xué)各向異性。理論計(jì)算表明，該系列化合物的雙折射在0.013–0.056@546nm之間，最高可達(dá)到對應(yīng)的母體堿金屬硫酸鹽的25倍，優(yōu)于絕大多數(shù)已報(bào)道的硫酸鹽深紫外雙折射晶體。同時(shí)，所有化合物均保持吸收邊低于200nm，滿足深紫外應(yīng)用的需求。
該研究實(shí)現(xiàn)了深紫外硫酸鹽雙折射性能的大幅提升，為后續(xù)設(shè)計(jì)高性能硫酸鹽深紫外雙折射晶體、非線性光學(xué)晶體提供了重要參考。
相關(guān)研究成果發(fā)表在《材料化學(xué)》（Chemistry of Materials）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院青年交叉團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)及新疆維吾爾自治區(qū)重大科技專項(xiàng)等的支持。
