福建物構所發現新型過氧化物雙折射材料

2020-11-26 中國科學院

福建物構所發現新型過氧化物雙折射材料

2020-04-15 福建物質結構研究所

【字體：大 中 小】

語音播報

　　雙折射晶體材料可以調製偏振光，在現代光學領域具有重要地位。長期以來，雙折射材料幾乎都是氧化物。過氧化物由於其通常在空氣中易於潮解，其雙折射性能長期被忽視，至今仍未見報導相關實驗數據。

　　中國科學院福建物質結構研究所結構化學國家重點實驗室無機光電功能晶體材料研究組研究員羅軍華團隊在國家自然科學基金重點項目、國家傑出青年基金、中科院基礎前沿0-1原始創新項目及中科院戰略性先導專項等的資助下，通過簡便的水溶液方法，成功合成了新型過氧化物雙折射材料Rb2VO(O2)2F。該晶體在空氣中放置兩周仍然保持穩定透明。其結構由孤立的VO(O2)2F多面體與Rb離子組成。雖然VO(O2)2F多面體並不具有最佳的各向異性排列，但是其雙折射率達到了0.189 (波長546nm)，比功能基元各向異性最佳排布的商用雙折射晶體CaCO3和α-BaB2O4還大得多，也超過了大多數氧化物雙折射材料。與中科院理化技術研究所研究員林哲帥合作進行了理論計算，發現其優異的雙折射性能緣自O22-陰離子基團的定域π軌道和V5+離子的3 d軌道之間的強電子相互作用。該工作表明過氧化物可能是一類性能優於傳統氧化物的新型雙折射材料。研究成果發表在Angew. Chem. Int. Ed. (DOI:10.1002/anie.202002828)上，文章第一作者為福建師範大學聯培碩士研究生劉帥。

　　研究團隊近年來在無機光學功能晶體材料探索方面取得一系列進展，相關成果見J. Am. Chem. Soc. 2020, https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c00060；Angew. Chem. Int. Ed. (2020, DOI: 10.1002/anie.202001042)；J. Am. Chem. Soc., 2019, 141, 3833；J. Am. Chem. Soc.2018, 140, 1592;Angew. Chem. Int. Ed., 2017, 56, 540；J. Am. Chem. Soc.2015, 137, 2207；Angew. Chem. Int. Ed.2015, 54, 4217；J. Am. Chem. Soc.2016, 138, 2961；Nat. Commun. 2014, 5: 4019；J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 8560。並受邀撰寫了相關綜述，見Coord. Chem. Rev. 2020, 407, 213152; Coord. Chem. Rev.2018, 366, 1。

福建物構所發現新型過氧化物雙折射材料


　　雙折射晶體材料可以調製偏振光，在現代光學領域具有重要地位。長期以來，雙折射材料幾乎都是氧化物。過氧化物由於其通常在空氣中易於潮解，其雙折射性能長期被忽視，至今仍未見報導相關實驗數據。
　　中國科學院福建物質結構研究所結構化學國家重點實驗室無機光電功能晶體材料研究組研究員羅軍華團隊在國家自然科學基金重點項目、國家傑出青年基金、中科院基礎前沿0-1原始創新項目及中科院戰略性先導專項等的資助下，通過簡便的水溶液方法，成功合成了新型過氧化物雙折射材料Rb2VO(O2)2F。該晶體在空氣中放置兩周仍然保持穩定透明。其結構由孤立的VO(O2)2F多面體與Rb離子組成。雖然VO(O2)2F多面體並不具有最佳的各向異性排列，但是其雙折射率達到了0.189 (波長546nm)，比功能基元各向異性最佳排布的商用雙折射晶體CaCO3和α-BaB2O4還大得多，也超過了大多數氧化物雙折射材料。與中科院理化技術研究所研究員林哲帥合作進行了理論計算，發現其優異的雙折射性能緣自O22-陰離子基團的定域π軌道和V5+離子的3 d軌道之間的強電子相互作用。該工作表明過氧化物可能是一類性能優於傳統氧化物的新型雙折射材料。研究成果發表在Angew. Chem. Int. Ed. (DOI:10.1002/anie.202002828)上，文章第一作者為福建師範大學聯培碩士研究生劉帥。
　　研究團隊近年來在無機光學功能晶體材料探索方面取得一系列進展，相關成果見J. Am. Chem. Soc. 2020, https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c00060；Angew. Chem. Int. Ed. (2020, DOI: 10.1002/anie.202001042)；J. Am. Chem. Soc., 2019, 141, 3833；J. Am. Chem. Soc.2018, 140, 1592;Angew. Chem. Int. Ed., 2017, 56, 540；J. Am. Chem. Soc.2015, 137, 2207；Angew. Chem. Int. Ed.2015, 54, 4217；J. Am. Chem. Soc.2016, 138, 2961；Nat. Commun. 2014, 5: 4019；J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 8560。並受邀撰寫了相關綜述，見Coord. Chem. Rev. 2020, 407, 213152; Coord. Chem. Rev.2018, 366, 1。
　　福建物構所發現新型過氧化物雙折射材料
　　

列印 責任編輯：葉瑞優

相關焦點

  • 德國柏林洪堡大學教授Nicola Pinna訪問福建物構所
    3月7日，德國柏林洪堡大學教授Nicola Pinna應中國科學院青促會福建物構所小組的邀請訪問中科院福建物質結構研究所，作了題為Interface Design in Hybrid Nanostructures的報告。
  • 福建物構所發現具有大的線性和非線性光學效應的亞銻硼酸鹽
    倍頻效應（非線性光學效應）和雙折射（線性光學效應）是現代光學中兩種極為重要的性能，可以應用到諸多領域。許多研究結果都顯示含有孤對電子的陽離子對倍頻效應和雙折射性能有顯著的增強作用。然而，這兩種光學性能對結構的要求不同，因此在一種材料上同時實現大的倍頻效應和雙折射仍然是一個難題。
  • 福建物構所滷化鉛雜化半導體材料研究獲進展
    福建物構所滷化鉛雜化半導體材料研究獲進展 2016-02-29 福建物質結構研究所 【字體：大 中 小】 ，作為新型光伏材料備受科學家關注，其光電轉換效率已迅速刷新到20%，並有望達到晶體矽電池25%的水平。
  • 福建物構所金屬氟碘酸鹽非線性光學晶體研究獲進展
    碘酸鹽非線性光學晶體材料通常可實現大的二階非線性光學效應、高的雷射損傷閾值、寬的透光範圍（紫外-中紅外）、適中的雙折射，是一種具有潛力的非線性光學晶體。中國科學院福建物質結構研究所光電材料化學與物理重點實驗室葉寧研究團隊，將能夠有效增大帶隙、提高損傷閾值的F-離子和對能夠增大晶體結構極性的Bi3+離子引入碘酸根體系，設計合成具有大倍頻效應和高損傷閾值的(NH4)Bi2(IO3)2F5非線性光學晶體。
  • 福建物構所高儲能密度反鐵電材料研究取得進展
    福建物構所高儲能密度反鐵電材料研究取得進展 2020-06-19 福建物質結構研究所 【字體，反鐵電材料具有儲能密度高、溫度穩定性好、充放電時間快和抗疲勞特性好等優異性能，被廣泛應用於位移驅動器、高功率脈衝電源、能量存儲電容器等器件，是國際上研究新型能源、智能材料與器件的熱點。
  • 福建物構所水溶性鑭系分子籠的設計合成及雙模態成像研究取得進展
    稀土元素具有獨特的光、電、磁性質，在生物成像、傳感、催化、單分子磁體與上轉化發光材料等眾多領域中具有重要應用。配位導向自組裝是製備新型金屬有機多面體型超分子納米容器的重要途徑之一。在中科院戰略性先導科技專項、國家傑出青年基金等項目的支持下，中科院福建物構所結構化學國家重點實驗室孫慶福研究員團隊與暨南大學陳填烽教授團隊以及深圳大學李霄鵬教授團隊合作
  • 福建物構所鍺(矽)酸鹽倍頻晶體設計與合成獲進展
    將Ge、Si引入到硼酸鹽中，無機材料學家們獲得了一系列硼鍺、硼矽酸鹽非線性光學晶體材料。研究人員發現很多含孤對電子（Pb2+、Bi3+等）的非心鍺酸鹽、矽酸鹽有著較高的對稱性甚至立方結構導致其極化率低以及各向異性小，因此多數已有的鍺（矽）酸鹽晶體存在二階非線性光學效應弱以及雙折射率小的缺點，嚴重限制了它們的實際應用，而且鍺酸鹽極少作為NLO材料被報導。
  • 福建物構所金屬磷酸鹽倍頻晶體的設計與合成研究獲進展
    在該體系中，利用磷酸根的縮合、引入強畸變的d0-TM（過渡金屬）多面體以及引入易於極化的陽離子框架（Cd2+、 Pb2+、Bi3+等）等設計策略，無機材料學家們獲得了一系列磷酸鹽非線性光學晶體材料。其中，KH2PO4 (KDP)和KTiOPO4 (KTP)作為商用NLO材料已被廣泛應用於各種非線性光學器件。
  • 福建物構所短波紫外非線性光學晶體研究獲進展
    中國科學院福建物質結構研究所光電材料化學與物理重點實驗室葉寧課題組基於功能基元替換的思想，以平面三角形基團[CO3]2-和四面體基團ZnO2(OH)2分別替換KBBF結構中的[BO3]3-和BeO3F基團，首次在碳酸鹽體系中構築一例具備KBBF結構特徵的新型羥基碳酸鹽紫外非線性光學晶體——NaZnCO3(OH)。
  • 福建物構所新型螢光可調陰離子銅研究取得進展
    福建物構所新型螢光可調陰離子銅研究取得進展 2017-10-12 福建物質結構研究所 【字體：大 中 小】 　　中國科學院院士、中科院福建物質結構研究所研究員洪茂椿課題組在中科院戰略性先導科技專項、科技部973計劃和國家自然科學基金、中科院青年創新促進會、福建自然科學等基金的資助下，通過自主設計，發展了一種利用陽離子誘導產生陰離子銅碘的合成策略，首次得到結構新穎的沙漏型Cu6I7-陰離子金屬簇。
  • 福建物構所金屬-有機框架薄膜的組裝及性能研究獲進展
    為此，開發高介電常數薄膜材料有利於增加柵極薄膜的厚度而不會產生過多的介電損耗和隧穿效應。傳統的無機氧化物，如氧化鉿（HfO2）、氧化鋯（ZrO2）等已被報導是具有高介電常數的良好材料，而這些無機氧化物組裝成器件的時候往往易碎，且與基片的相容性較弱。人們也常將有機聚合物沉積到固體基片表面來解決基片的相容性問題，然而有機聚合物本身介電常數較小，不能滿足高介電常數的需求。
  • 【材料】中科院新疆理化所Angew Chem:巨雙折射晶體的高通量設計篩選的實現
    （左）高通量篩選方法和系統；（右）篩選出的大雙折射材料。眾所周知，雙折射是偏振光的一個關鍵光學特性，目前主要的商業化雙折射晶體α-BaB2O4和YVO4的雙折射分別為0.12和0.22。針對氧化物中什麼體系可產生大雙折射這一科學問題，該團隊發展了一種目標導向性高通量篩選方法，首先篩選微觀極化率各向異性大的活性基元，在篩選具有優勢排列的功能模塊（FMs），結合第一性原理計算實現大雙折射材料高通量篩選。該團隊發現了一系列雙折射活性基元即含有C-O基團共軛大π鍵的基團[C2O4]2-、[C2O6]2-、[C4O4]2-、[C6O6]2-。
  • 福建物構所近紅外稀土納米晶/量子點雙激發解碼策略實現精準探溫
    中國科學院功能納米結構設計與組裝/福建省納米材料重點實驗室陳學元團隊首次提出了利用基於稀土納米晶/量子點複合物探針的雙激發解碼策略來實現生物組織內精準溫度探測（圖1）。DOI: 10.1002/advs. 202001589），該論文的第一作者是福建物構所博士研究生餘少樺和徐金副研究員，通訊作者為塗大濤副研究員和陳學元研究員。研究得到中科院戰略性先導科技專項、國家重點研發專項等項目支持。
  • 福建物構所自驅動紫外光電探測鐵電材料研究獲進展
    福建物構所自驅動紫外光電探測鐵電材料研究獲進展 2020-03-02 福建物質結構研究所 【　　中國科學院福建物質結構研究所結構化學國家重點實驗室無機光電功能晶體材料研究員羅軍華團隊在國家自然科學基金重點項目、國家傑出青年基金、中科院戰略性先導專項和副研究員李麗娜主持的國家自然科學基金面上基金等資助下，成功構築了一例可實現自驅動紫外光電探測的二維三層有機無機雜化鈣鈦礦鉛氯鐵電體。
  • 福建物構所召開非線性光學晶體材料發展戰略研討會
    研討會現場12月4日，中科院福建物質結構研究所召開非線性光學晶體材料發展戰略研討會，所學術委員會委員、學術帶頭人、福晶公司負責人等近30研討會旨在總結和梳理研究所在非線性光學晶體材料研發方面取得的成果和水平，討論重大創新項目的組織和實施，明晰「十二五」乃至更長時間非線性光學晶體材料戰略重點、發展方向和創新目標，進一步提升研究所非線性光學晶體材料的自主創新水平，提高國家戰略性需求的滿足能力。
  • 中科院院士陳和生訪問福建物構所---中國科學院
    中科院院士陳和生訪問福建物構所 2021-12-23 福建物質結構研究所 【字體：大 中 小】 ，做了題為《中國散裂中子源》的學術報告，福建物構所副所長林文雄主持報告會。
  • 【生化】福建物構所陳學元團隊基於雙激發比率型稀土上轉換螢光標記實現胞內次氯酸根檢測
    中科院福建物構所功能納米結構設計與組裝重點實驗室陳學元團隊在中科院戰略性先導科技專項、中科院創新國際團隊以及盧珊副研究員主持的國家自然科學基金和中科院青促會等項目支持下，首次提出近紅外雙激發比率型上轉換策略實現細胞內生物分子的精準檢測。
  • 中科院院士謝毅、趙宇亮應邀訪問福建物構所
    中科院院士謝毅、趙宇亮應邀訪問福建物構所 2018-11-19 福建物質結構研究所 【字體：，中國科學院院士、中國科學技術大學教授謝毅，中國科學院院士、國家納米科學中心研究員趙宇亮於11月16日訪問福建物構所，並分別作了題為《激子過程調控優化無機半導體光催化》、《無機納米材料的生物學效應及其化學機制
  • 福建物構所研製出藍光LED可激發的納米螢光標記材料
    然而，由於稀土離子的f→f宇稱禁戒躍遷特性，稀土基NIR-II納米螢光標記材料存在吸收強度弱、螢光量子效率低的瓶頸。如何提高材料吸收效率研製出具有高效NIR-II發光的稀土納米螢光標記材料是人們普遍關注的焦點，也是該領域的一個重大技術挑戰。
  • 中科院院士陳和生訪問福建物構所
    2020年12月22日，中國科學院院士、中科院高能物理研究所研究員陳和生訪問中科院福建物質結構研究所，做了題為《中國散裂中子源》的學術報告，福建物構所副所長林文雄主持報告會。陳和生介紹了中子散射探針的特點，散裂中子源在材料科學技術、物理、化學化工、生命科學、資源環境、新能源等領域前沿研究和工程技術研究的典型應用，中國散裂中子源的工程建設及其應用成果和未來發展規劃。報告結束後，陳和生與福建物構所師生進行了深入的交流和討論。