雙折射率是雙折射晶體及非線性光學(xué)晶體的關(guān)鍵參數(shù)，它在調(diào)制光的偏振和實(shí)現(xiàn)角度相位匹配方面發(fā)揮著不可或缺的作用。目前，僅有少數(shù)幾種雙折射材料被商業(yè)化應(yīng)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(xué)各向異性的雙折射材料。然而，相較于龐大的材料設(shè)計(jì)空間，傳統(tǒng)的試錯(cuò)法不僅耗時(shí)較長(zhǎng)，而且在資源利用方面效率低下。
 

　　近期，中國(guó)科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所晶體材料研究中心發(fā)展了雙折射率高通量篩選方法，首次構(gòu)建了雙折射材料的全應(yīng)用波段圖譜，涵蓋了可見、紫外、深紫外波段。在具有146,323個(gè)結(jié)構(gòu)的未知化學(xué)空間中進(jìn)行了無(wú)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(yīng)區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有商用雙折射材料的標(biāo)準(zhǔn)。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(fā)了一種針對(duì)具有特定配位數(shù)的微觀結(jié)構(gòu)的高通量篩選技術(shù)，并據(jù)此構(gòu)建了雙折射活性功能模塊的綜合圖譜。根據(jù)該圖譜，團(tuán)隊(duì)成功設(shè)計(jì)并合成了一種新型晶體Li2(HC3N3S3)·5H2O，其在546 nm波長(zhǎng)下的雙折射率為0.532。
 

　　相關(guān)研究成果發(fā)表在《先進(jìn)功能材料》(Adv. Funct. Mater., 2024,34,2409716)上，新疆理化技術(shù)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(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院、新疆維吾爾自治區(qū)項(xiàng)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(yīng)用波段圖。