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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點(diǎn)，為把我國建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫，率先建設(shè)國際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國科學(xué)院辦院方針

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硫酸鹽深紫外雙折射晶體研究取得進(jìn)展

2025-11-13 新疆理化技術(shù)研究所

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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[YO_n]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，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。

論文鏈接

陽離子調(diào)控下的Y–O–S層狀結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)雙折射的大幅提升

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，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。論文鏈接陽離子調(diào)控下的Y–O–S層狀結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)雙折射的大幅提升

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