精准操控偏振光对量子光学等现代光学技术至关重要，借助光学各向异性材料（通常为双折射晶体）可以实现高效偏振控制；但现有商业双折射晶体双折射率较小（Δn<0.3），阻碍了光学系统向小型化、高效化集成发展。针对这一科学问题，我校化学与材料学院陈瑾副教授和杜克钊教授团队提出吡啶基衍生物的多策略结构调控和超高双折射性能优化策略，系统研究了氢键、卤素键等相互作用对吡啶基双折射功能基元排列的调控作用，制备了一系列高性能双折射晶体，相关成果相继发表在J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 29864−29874; Angew. Chem. Int. Ed. 2026, 65, e9721346; Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202411503; Adv. Sci. 2026, 13, e00006; Chin. Chem. Lett. 2025, 36, 110513。
长期以来，突破双折射率Δn > 1.0且保持良好透明性（带隙Eg > 2.0 eV）被认为只能依赖多环芳烃体系的π共轭拓展来实现，单环π体系的双折射性能被普遍认为存在固有上限。近期，针对这一挑战，我校化学与材料学院陈瑾副教授和杜克钊教授团队提出了一种卤化诱导降维与锁钥空间限域组装（Lock-and-Key Assembly）新策略，在无需扩展π共轭体系的前提下，实现了单环π共轭晶体双折射性能的突破性提升。该团队以卤代胞嘧啶为有机构筑基元，利用卤素取代基对氢键拓扑结构的调控，将胞嘧啶的二维氢键网络转变为波浪形一维链，相邻链的互补凹形口袋形成囊状空腔，精准捕获并限域线型多卤阴离子，实现了π平面共面性与多卤单元共线性的同步最优化。基于此策略，该团队合成了五种新型杂化双折射晶体。其中化合物I和II在546 nm处的双折射率高达1.336和1.324，超越了商业晶体MgF2和α-BBO的4至111倍；化合物V在保持Δn = 1.311的同时，带隙拓宽至2.25 eV，验证了双折射性能与透明性可在同一框架内独立调控。
上述成果以Lock-and-Key Assembly Enables Record Birefringence in Monocyclic π-Conjugated Crystals via Spatial Confinement of Linear Polyhalide为题，发表在国际顶级化学期刊 Angewandte Chemie International Edition 上，并被编辑选为Hot Paper。
我校为该研究工作的唯一通讯作者单位，我校2024级硕士研究生胡云霞为第一作者，我校陈瑾副教授和杜克钊教授为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、福建省自然科学基金等项目的支持。
原文链接：https://doi.org/10.1002/anie.4675227
