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近期，中國(guó)科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所研究員潘世烈和楊志華團(tuán)隊(duì)在氟化硼酸鹽的深紫外非線性光學(xué)性能研究方面取得進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)提出了通過(guò)共價(jià)鍵合氟優(yōu)化硼氧框架的新策略，為設(shè)計(jì)新型光學(xué)材料提供了理論依據(jù)。相關(guān)研究成果發(fā)表在《科學(xué)通報(bào)》（Science Bulletin）上。氟化硼酸鹽具有豐富的結(jié)構(gòu)多樣性和組裝模式，成為研究深紫外非線性光學(xué)材料的優(yōu)勢(shì)體系。而關(guān)于具有B-F鍵合的氟化基元影響結(jié)構(gòu)及性能的內(nèi)在規(guī)律尚不明晰。該團(tuán)隊(duì)剖析了系列氟化硼酸鹽雙折射率與倍頻效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)了氟化硼酸鹽的非中心性和非線性光學(xué)性能主要來(lái)源于B-O/F子晶格的結(jié)構(gòu)及性能特征。該研究引入了氟，并通過(guò)聚合誘導(dǎo)效應(yīng)、剪刀效應(yīng)修飾與優(yōu)化B-O骨架，提升了氟化硼酸鹽的光學(xué)性能。同時(shí)，研究通過(guò)對(duì)氟化硼酸鹽倍頻效應(yīng)的軌道分析，揭示了氟化硼酸鹽倍頻效應(yīng)的非中心對(duì)稱(chēng)子晶格帶邊軌道分布機(jī)制，即形成于非中心對(duì)稱(chēng)子晶格及出現(xiàn)在能帶邊緣的軌道將主導(dǎo)二次諧波產(chǎn)生。進(jìn)一步，研究發(fā)現(xiàn)，共價(jià)鍵合氟的聚合誘導(dǎo)效應(yīng)和剪切效應(yīng)優(yōu)化了軌道分布。氟化硼酸鹽倍頻的貢獻(xiàn)主要受氧非鍵軌道的支配，同時(shí)，氟也有直接貢獻(xiàn)，揭示了非中心對(duì)稱(chēng)子晶格帶邊軌道分布機(jī)制。這一研究從軌道層面上闡明了氟化硼酸鹽倍頻效應(yīng)的物理機(jī)制，證明了共價(jià)鍵合氟的貢獻(xiàn)。同時(shí)，該研究為深紫外非線性光學(xué)性能優(yōu)化提供了新視角，為新型光學(xué)材料的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)奠定了基礎(chǔ)。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)和中國(guó)科學(xué)院等的支持。論文鏈接