理想的深紫外非線性光學(xué)（NLO）晶體需同時(shí)具備大倍頻響應(yīng)、合適雙折射和寬禁帶等平衡光學(xué)特性。傳統(tǒng)硼酸鹽晶體（如β-BBO）大多難以實(shí)現(xiàn)直接深紫外倍頻輸出。目前實(shí)用的氟代硼鈹酸鉀（KBBF）晶體，存在層狀生長(zhǎng)習(xí)性和原料毒性等缺陷。

　　中國(guó)科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所研究團(tuán)隊(duì)提出，氟化多面體與平面B-O基團(tuán)協(xié)同組裝的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)策略。研究利用氟化多面體的“剪切”效應(yīng)和定向聚合能力，實(shí)現(xiàn)π共軛功能單元的一致排列，成功合成系列堿金屬氟化硼酸鹽晶體KABF、RABF和CABF。

　　該研究創(chuàng)新性在于通過(guò)氟化多面體調(diào)控平面B-O單元取向，構(gòu)建出含1∞[BO2]鏈的新型結(jié)構(gòu)，其中[BO3F]4-四面體與鏈狀聚合[BO3]3-單元協(xié)同組裝，形成平行排列的2∞[B4O6F]層狀結(jié)構(gòu)。材料表現(xiàn)出卓越性能：倍頻響應(yīng)達(dá)1.6-1.7×KDP（1064nm）和0.4-0.5×BBO（532nm），最短I類相位匹配波長(zhǎng)低至161.5nm至168.6nm，紫外截止邊小于190nm。該策略突破了鏈狀聚合[BO3]3-單元構(gòu)建與非中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)組裝的控制難題，通過(guò)陽(yáng)離子調(diào)控實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)柔性適配，展現(xiàn)出氟化硼酸鹽體系的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與多樣性。

　　這項(xiàng)研究不僅為深紫外NLO晶體提供了高性能候選材料，更確立了氟化多面體與聚合BO3單元協(xié)同作用的設(shè)計(jì)范式，為下一代無(wú)鈹、低毒性深紫外NLO材料的研發(fā)開(kāi)辟了新路徑。

　　相關(guān)研究成果以Constructing Deep-Ultraviolet Nonlinear Optical Crystals via Synergistic Combination of Fluorinated Polyhedra and Polymerized BO3 Units為題，發(fā)表在《先進(jìn)功能材料》（Advanced Functional Materials）上。研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、新疆維吾爾自治區(qū)“天山英才”培養(yǎng)計(jì)劃、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)等的支持。

氟化硼酸鹽深紫外NLO晶體研究取得進(jìn)展