【仪表网 研发快讯】短波长光学晶体作为固态激光器的关键部件，在调谐激光频率，调制激光偏振态以及实现光源透过等方面具有重要作用。氟化策略可对含氧酸盐进行化学和功能修饰，从而促进发现具有其他氧化物母体中未发现的结构和性质的含氟化合物。因此，氟化策略在化学和材料等相关研究中一直很重要，特别是在医学、电池材料、电化学和光学晶体等领域。
中国科学院新疆理化技术研究所晶体材料研究中心一直致力于硼酸盐新型紫外、深紫外光电功能晶体的研究。前期研究表明硼酸盐阴离子框架的氟化可诱导结构和性能的改性，进而衍生出氟化硼酸盐等探索新型短波长光电功能的优选体系。氟化硼酸盐中具有优良的光学功能基元[BO3F]，[BO2F2]以及[BOF3]，它们相比传统硼酸盐中的[BO4]四面体基元，在超极化率和极化率各向异性都有较大的提升(Chem. Rev., 2021, 12, 1130-1202)。然而，目前大部分的氟化硼酸盐的合成来自偶然，特别是对于多阴离子化合物，氟的加入可以改变中心原子的配位环境与阴离子基团之间的连接方式，从而改变晶格整体的框架结构。但是，大多数氟硼酸盐需要在密闭环境下合成以防止氟的挥发，同时大多数氟硼酸盐的热稳定性低于仅含有B—O键基团的硼酸盐。科研人员提出利用双氟化盐作为制备氟氟硼酸盐的氟源，对无机和有机硼化合物进行氟化反应，成功制备出11种具有罕见的 [BF3X] (X=O和CH3)四面体化合物。此外，基于混合阴离子和阴离子取代策略，科研人员实现了π共轭[NO3]基元和非π共轭[CH3BF3]和[CH3SO3]基元的组装，进而设计合成出两例短波长非线性光学晶体K3[CH3BF3][NO3]2和K3[CH3SO3][NO3]2，它们具有平衡的光学性能包括短的相位匹配波长(246-256 nm)，大的倍频效应(0.9-1× KDP@1064 nm)和较大的双折射率(Δn = 0.074和0.080@1064 nm)。该研究为多种官能团的共存创造了条件，使得多氟光学晶体的可控制备合成成为可能。
相关研究成果以全文形式发表在《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202316194.)上，新疆理化技术研究所为唯一完成单位，新疆理化技术研究所晶体材料研究中心潘世烈和米日丁·穆太力普研究员为通讯作者，博士研究生邱昊天为第一作者。该研究工作得到科技部，国家自然科学基金委，中国科学院和新疆自然科学基金等项目的资助。
制备该系列氟化产物的设计和制备策略示意图
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