雙折射率是雙折射晶體及非線性光學晶體的關鍵參數，它在調制光的偏振和實現角度相位匹配方面發揮著不可或缺的作用。目前，僅有少數幾種雙折射材料被商業化應用，包括MgF2、α-BaB2O4(α-BBO)、CaCO3、YVO4、TiO2和LiNbO3。它們雙折射率范圍為0.012~0.256。因此迫切需要尋找具有顯著光學各向異性的雙折射材料。然而，相較于龐大的材料設計空間，傳統的試錯法不僅耗時較長，而且在資源利用方面效率低下。
 

　　近期，中國科學院新疆理化技術研究所晶體材料研究中心發展了雙折射率高通量篩選方法，首次構建了雙折射材料的全應用波段圖譜，涵蓋了可見、紫外、深紫外波段。在具有146,323個結構的未知化學空間中進行了無偏的高通量篩選，從中篩選出579種材料，其雙折射率超過了相應區域內現有商用雙折射材料的標準。重要的是，其中54種材料的雙折射率在1064 nm處超過了0.5。本研究還開發了一種針對具有特定配位數的微觀結構的高通量篩選技術，并據此構建了雙折射活性功能模塊的綜合圖譜。根據該圖譜，團隊成功設計并合成了一種新型晶體Li2(HC3N3S3)·5H2O，其在546 nm波長下的雙折射率為0.532。
 

　　相關研究成果發表在《先進功能材料》(Adv. Funct. Mater., 2024,34,2409716)上，新疆理化技術研究所為唯一通訊單位，晶體材料研究中心楊志華研究員和潘世烈研究員為通訊作者，特別研究助理阿布都卡地·吐地為第一作者。該研究工作得到國家自然科學基金、中國科學院、新疆維吾爾自治區項目的資助。
 

　　圖 1. 篩選的雙折射率分布。a)不同波段的雙折射率分布，b)潛在雙折射材料的組分分布，c)潛在雙折射材料的全應用波段圖。