双Sb-N配位效应助力实现紫外波段晶体双折射率新纪录

双折射晶体材料作为一类重要的功能光学材料，凭借其独特的光学性质，在现代光电子和光技术领域占据着不可或缺的地位。双折射效应使晶体能够将入射偏振光分离为两束振动方向彼此正交、且折射率不同的光束，从而在偏振控制、相位调制、光束分离等众多技术领域表现出广阔的应用前景。近年来，为实现高性能双折射材料的结构精准调控和性能优化，研究者通常通过引入具有平面π共轭结构的有机基团，以期增强晶体的光学各向异性。然而，这一策略普遍面临固有局限：平面π共轭有机基团的分子轨道跃迁容易导致材料吸收边明显红移，严重制约了此类材料在紫外波段的应用。因此，开发兼具高双折射率与短紫外吸收截止边的晶体材料，仍是当前功能晶体材料研究领域亟待解决的重要难题。

近日，四川大学邹国红教授团队与四川师范大学董雪华副研究员合作，提出了一种创新的有机-无机杂化晶体合成策略。通过选择兼具双齿配位活性位点与平面π共轭结构的有机基团，并使其与具有孤对电子的活性金属阳离子形成有效螯合，实现了双折射率与紫外吸收截止边的同步优化。在该策略的指导下，研究团队成功合成了创纪录高双折射率晶体材料(C₁₂H₈N₂)SbF₃，其双折射率达到Δn = 0.79（@546 nm），同时保持了短的紫外吸收截止波长（359 nm）。

具体而言，研究人员利用水热法和溶剂挥发法，将典型π共轭配体1,10-菲啰啉（邻菲罗啉）成功引入到锑基晶体材料体系中，获得了(C₁₂H₈N₂)SbF₂(H₂PO₃)和(C₁₂H₈N₂)SbF₃两种新型杂化晶体。晶体结构分析明确表明，邻菲罗啉分子中N原子的孤对电子提供了有效的双齿配位位点，与Sb³⁺阳离子形成了独特的双重Sb-N配位作用。这一配位模式不仅实现了有机平面共轭基团与无机金属单元之间的高效结构协同，更有效促进了邻菲罗啉的π共轭平面以近乎完全共面的方式高度有序排列，显著提升了晶体结构的整体光学各向异性。此外，这种Sb-N配位效应还诱导了Sb中心配位环境的显著畸变，进一步增强了无机基元的光学各向异性，从而协同推动材料整体光学性能实现质的飞跃。特别是(C₁₂H₈N₂)SbF₃晶体的双折射率值，目前为紫外透明杂化晶体材料领域内所报道的最高纪录。