进展一：“双重作用BF3锚定”策略设计超高双折射率的短波紫外氟硼酸盐
双折射晶体能够通过光学各向异性实现偏振光的高效调控，是光刻、紫外激光、光谱椭偏和量子信息等现代光学技术的重要材料基础。然而，现有短波紫外双折射晶体普遍面临双折射率与紫外透明性难以兼顾的挑战：具有较大双折射率的材料通常带隙较窄、紫外截止波长较长，而传统氟化物晶体虽然具有良好的紫外透明性，但双折射率往往较低。
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了“双重作用BF3锚定”策略，将BF3基团共价引入卤代吡啶骨架，构筑兼具宽带隙和高极化率各向异性的BF3XPy功能模块。团队成功制备了三种新型有机三氟硼酸盐晶体。其中，Hy·BF3HClPy晶体在546 nm处的双折射率达到0.549，带隙为4.10 eV，紫外截止波长仅为263 nm，是目前首个双折射率超过0.5的短波紫外氟硼酸盐，其双折射率约为商业MgF2晶体的45倍。研究进一步表明，BF3HClPy与Hy功能单元在晶体中实现了高度共面排列，结构参数 S=Σ(ρi⋅Δαi⋅cosθi)能够较好地描述晶体结构与双折射性能之间的构效关系，为短波紫外高双折射晶体的理性设计提供了新思路。
上述成果以“Dual-Role BF3 Anchoring Enables Giant Birefringence in Short-Wave UV-Transparent Fluoroborates”为题，发表在材料领域国际顶级期刊Advanced Functional Materials上。福建师范大学化学与材料学院为该研究工作的主要完成单位，陈瑾副教授为论文第一作者和通讯作者，2024级研究生连嘉敏为共同第一作者，杜克钊教授为论文共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金面上项目、福建省自然科学基金优青/重点等项目的支持。
全文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.78838
进展二：“卤键维度调控”策略构筑兼具超高倍频响应与巨双折射的有机晶体
二阶非线性光学晶体能够实现激光频率转换，是固体激光器、光学参量振荡器等现代光电器件的重要材料。高效二次谐波产生（SHG）通常需要晶体具有较大的非线性响应，而实现基频光与倍频光的相位匹配又要求材料具备足够大的双折射率。然而，在平面π共轭分子晶体中，分子共面排列有利于获得高双折射，却容易因反平行堆积而产生中心对称结构，导致宏观二阶非线性响应相互抵消。因此，如何兼顾强倍频效应与大双折射性能一直是非线性光学晶体领域的重要挑战。
针对这一问题，我校化学与材料学院陈瑾副教授和杜克钊教授团队提出了“卤键维度调控”新策略，将卤键网络的连接维度作为调控分子取向和晶体光学性能的关键结构参数。研究团队以硝基唑类分子为构筑单元，通过骨架编辑与卤素取代基编辑，将吡唑环调控为咪唑环，并将邻位I/Cl取代模式调整为间位I/I取代模式，从而改变分子间氢键聚集方式，增加C-I···O卤键供体数量，使卤键网络由二维扩展至三维，最终构筑出双重互穿的极性卤键有机框架，使分子偶极沿极性轴方向协同排列。目标晶体(I2ImNO2)2·H2O表现出20倍KDP的粉末倍频响应，在五元环类及硝基/硝酸盐类非线性光学晶体中达到最高水平；同时在546 nm处具有0.554的巨双折射率，并可在整个透过范围内实现相位匹配。
上述成果表明，卤键网络的连接维度能够有效调控π共轭功能单元的空间取向，打破强SHG响应与高双折射性能之间的相互制约。该研究实现了首个同时具备双折射率Δn > 0.50和SHG响应>15倍KDP的晶体，为紧凑型全固态激光器及高性能非线性光学器件材料的设计提供了新思路。
上述成果以“Halogen-Bond Dimensionality Controls π–π Packing to Unlock Ultrahigh Second-Harmonic Generation and Giant Birefringence”为题，发表在材料领域国际TOP期刊Small上。福建师范大学化学与材料学院为该研究工作的主要完成单位，陈瑾副教授为论文第一作者和通讯作者，杜克钊教授为论文共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金面上项目、福建省自然科学基金优青/重点等项目的支持。
全文链接：https://doi.org/10.1002/smll.76103
