【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】基于性原理計(jì)算的結(jié)構(gòu)搜尋為探索新型材料提供了有效手段。為縮短材料制備的研發(fā)周期，中國(guó)科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所新型光電功能晶體實(shí)驗(yàn)室研發(fā)團(tuán)隊(duì)建立了從材料軟件研發(fā)、材料基因篩選及預(yù)測(cè)、材料設(shè)計(jì)、性原理計(jì)算和結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)到設(shè)計(jì)制備的材料集成研究系統(tǒng)。
 

　　研究所新型光電功能材料研發(fā)團(tuán)隊(duì)開(kāi)展無(wú)機(jī)深紫外非線性光學(xué)材料結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)研究以來(lái)，在紫外/深紫外、中遠(yuǎn)紅外非線性光學(xué)材料預(yù)測(cè)及設(shè)計(jì)方面取得了系列成果。包括到目前為止例達(dá)到了深紫外非線性光學(xué)材料初步評(píng)估要求的磷酸鹽α-YSc(PO4)2(J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 10726)、計(jì)算相位匹配波長(zhǎng)可到深紫外區(qū)的NaBeBO3深紫外非線性光學(xué)材料(Sci. Rep.2016, 6, 34839)、計(jì)算相位匹配波長(zhǎng)達(dá)152 nm深紫外非線性光學(xué)材料γ-Be2BO3F(Inorg. Chem.2018, 57, 5716)、首例具有高的熱導(dǎo)率紅外非線性光學(xué)材料NaGaS2(Inorg. Chem.2019, 58, 93)等。
 

　　近期，該團(tuán)隊(duì)提出并在實(shí)驗(yàn)上證明[BOxF4-x]基團(tuán)為深紫外優(yōu)勢(shì)基團(tuán)，引入其可構(gòu)建有利于產(chǎn)生大雙折射的結(jié)構(gòu)，同時(shí)產(chǎn)生大的倍頻效應(yīng)和短的紫外截止邊。遵循這一策略，研究人員設(shè)計(jì)合成了一系列具有優(yōu)異性能的氟硼酸鹽深紫外非線性光學(xué)材料，包括NH4B4O6F、CsB4O6F、RbB4O6F、CsKB8O12F2、CsRbB8O12F2、MB5O7F3(M=Ca，Sr)等。在此基礎(chǔ)上，該團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步設(shè)計(jì)組裝[BOxF4-x]基團(tuán)，證明了由[BOxF4-x]基團(tuán)組成的微觀基團(tuán)在平衡“帶隙-倍頻效應(yīng)-雙折射率”方面的優(yōu)勢(shì)，以此設(shè)計(jì)并預(yù)測(cè)了分子式為BaB2O3F2非線性光學(xué)材料(Chem. Mater. 2019, 31,  2807-2813)，其中BaB2O3F2-I被該團(tuán)隊(duì)通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)。所有預(yù)測(cè)的結(jié)構(gòu)均表現(xiàn)出大帶隙(8.1-9.0 eV)，四個(gè)非中心結(jié)構(gòu)的BaB2O3F2含有與NH4B4O6F等類(lèi)似的層結(jié)構(gòu)，倍頻效應(yīng)均大于3倍KDP。特別是通過(guò)性原理計(jì)算發(fā)現(xiàn)，陰離子基團(tuán)僅有BO3F的BaB2O3F2-IV和BaB2O3F2-V倍頻效應(yīng)高達(dá)4倍KDP，直接證明了BO3F陰離子基團(tuán)有利于產(chǎn)生大倍頻效應(yīng)。
 

　　該系列研究成果發(fā)表在《化學(xué)材料》(Chem. Mater.,2019,31,2807)及《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》(Angew. Chem. Int. Ed.,2019,DOI: 10.1002/anie.201905558)，并被選為《化學(xué)材料》封面進(jìn)行報(bào)道。該研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委、新疆維吾爾自治區(qū)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目等的資助。
 

　　(原文標(biāo)題：新疆理化所氟化硼酸鹽預(yù)測(cè)研究取得進(jìn)展)