線性和二階非線性光學晶體(ti) 是重要的光電信息功能材料，是光電子技術特別是激光技術的重要物質基礎，是高新技術中不可或缺的關(guan) 鍵材料，在納米、醫藥、生物、精密製造、光通訊等高新技術領域具有重要的科學價(jia) 值和廣闊的應用前景。隨著紫外激光應用需求（< 400 nm）的快速增長，研創適用於(yu) 紫外波段的光學晶體(ti) 是當前化學材料領域的一個(ge) 極為(wei) 重要的學術前沿和研究熱點。但是傳(chuan) 統的無機金屬氧化物雙折射晶體(ti) （如YVO4，方解石(CaCO3)等）由於(yu) 紫外光透過率低等原因，嚴(yan) 重製約了這些晶態材料在紫外激光領域中的應用。因此，探索合成雙折射率大的紫外光學晶態材料仍然是一個(ge) 極富挑戰的難題。

　　同濟大學張弛教授與(yu) 中科院北京理化技術研究所和中科院福建物質結構研究所合作，以經典的無機π共軛硝酸鹽為(wei) 合成模板，通過等價(jia) 氧陰離子取代策略，構建了一例紫外吸收截止邊短、帶隙寬、雙折射率大、且同時具有強倍頻效應的複合型二元氧陰離子晶體(ti) 材料Sc(IO3)2(NO3)。日前，相關(guan) 成果以“Giant Optical Anisotropy in the UV-Transparent 2D Nonlinear Optical Material Sc(IO3)2(NO3)”為(wei) 題發表在國際化學領域頂級學術期刊Angewandte Chemie International Edition（德國《應用化學》）（2020, doi/10.1002/anie.202012456）上。

　　複合型二元氧陰離子晶體(ti) 結構在光學各向異性和倍頻效應兩(liang) 種光學響應中有獨特的優(you) 勢。首先，在稀土硝酸鹽中引入含孤對電子氧陰離子[IO3]−基團，提高了材料整體(ti) 的光學各向異性。其次，[IO3]−和[NO3]−兩(liang) 種氧陰離子基團在二維層狀結構中采用對齊排列方式，增大了層內(nei) 鍵合和層間相互作用的差異，賦予材料相比於(yu) 傳(chuan) 統單一氧陰離子無機金屬氧化物增益的光學各向異性和倍頻效應。同時，密度泛函理論模擬計算表明Sc(IO3)2(NO3)大的線性光學和非線性光學響應源自於(yu) 二維層狀結構中[IO3]−和[NO3]−基團的協同效應。作者通過實空間原子切割方法進一步證明了雙折射率的增益主要來源於(yu) 含孤對電子的氧陰離子[IO3]−基團，而強的倍頻效應則主要源自於(yu) π共軛[NO3]−基團。最終，該複合型二元氧陰離子晶體(ti) Sc(IO3)2(NO3)表現出短的紫外吸收截止邊（298 nm），寬的光學帶隙（4.15 eV），大的雙折射率（0.348@546 nm），該雙折射率值在目前已報道的無機金屬氧化物晶體(ti) 中為(wei) 最大值；Sc(IO3)2(NO3) 同時具有強的倍頻效應（4.0 × KDP），是一例性能優(you) 異的紫外雙功能晶體(ti) 材料。該工作為(wei) 探索紫外波段下大雙折射晶體(ti) 材料提供了一種全新的策略。

　　近期，該研究團隊在複合型含氧酸鹽二階非線性光學晶體(ti) 的研製方麵也取得係列進展。他們(men) 先後報道了係列高效複合型含氧酸鹽二階非線性光學晶態材料的製備及其性能，包括：發現了六方氧化鎢構型亞(ya) 硒酸鹽倍頻晶體(ti) 實現相位匹配的機製(Chemistry of Materials, 2020, 32(16), 6906-6915, Front Cover(主封麵文章))，運用單齒陰離子部分取代策略製備寬帶隙，強倍頻稀土亞(ya) 硒酸鹽晶體(ti) (Chemistry of Materials, 2020, 32(7), 3043-3053)，采用水熱法創製了高激光損傷(shang) 閾值中紅外碘酸鹽倍頻晶體(ti) (Chemistry of Materials, 2019, 31(24), 10100-10108)，設計製備的係列新型二階非線性光學晶體(ti) 性能均優(you) 於(yu) 之前文獻報道的二階非線性光學晶體(ti) 。

　　上述係列研究工作得到了國家自然科學基金重點項目、麵上項目、教育部創新團隊、教育部-國家外專(zhuan) 局高校引智計劃和上海市教委科創計劃重點項目等支持，吳超博士是係列工作的第一作者，張弛教授為(wei) 係列論文的通訊作者，同濟大學黃智鵬教授和Mark G. Humphrey教授部分參與(yu) 了係列創新研究工作。