雙折射晶體可以調(diào)制偏振相關的光傳播，特別是可以將一束入射光分成兩束偏振光。因此，雙折射晶體廣泛用于多種光學元件，例如，偏振片、相位延遲片、分束器、起偏器等，從而在光通信、偏振成像、全息顯示等領域具有非常重要的用途。 近日，中國科學院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所趙三根研究員、羅軍華研究員等通過理論計算，成功預測了一類新的功能陰離子基元(HxC6N9)(3-x)- (x = 0, 1, 2)，并成功合成了一例新的光學各向異性晶體CsH2C6N9·H2O。引入注目的是，該晶體不僅可以透過紫外光，還表現(xiàn)出非常大的雙折射率，大約為0.55@550 nm。這一數(shù)值遠大于所有的商業(yè)雙折射晶體，例如β-BaB2O4 (約0.12@550 nm)。
圖1. CsH2C6N9·H2O的晶體結(jié)構(gòu)。(a) CsH2C6N9·H2O晶體結(jié)構(gòu)中的單層。(b) CsH2C6N9·H2O的贗二維層狀結(jié)構(gòu)。 結(jié)構(gòu)分析表明，在CsH2C6N9·H2O的晶體結(jié)構(gòu)中，(H2C6N9)-陰離子基元相互平行（見圖1）。進一步的理論計算表明，(H2C6N9)-陰離子基元中，(C3N3)環(huán)的π軌道和線性-(N-C≡N)-基元的π軌道相互平行，其微觀一階光學各向異性極化率相互疊加，即π軌道的協(xié)同效應是該晶體產(chǎn)生大雙折射率的主要原因。 圖2. (a) CsH2C6N9·H2O的三維電子局域函數(shù)(ELF)圖。(b) 通過(H2C6N9)-平面切割的二維ELF圖。(c) CsH2C6N9·H2O的HOMO圖。(d) CsH2C6N9·H2O的LUMO圖。(e) CsH2C6N9·H2O晶體結(jié)構(gòu)中的(H2C6N9)-的π軌道。 作者相信，該項工作為光學各向異性晶體的基本結(jié)構(gòu)-性能關系提供了新的見解，將促進優(yōu)異雙折射晶體材料的設計與合成。 論文信息 An Optically Anisotropic Crystal with Large Birefringence Arising from Cooperative π Orbitals Yanqiang Li,Dr. Xu Zhang,Yang Zhou,Weiqi Huang,Yipeng Song,Han Wang,Minjuan Li,Prof. Maochun Hong,Prof. Junhua Luo,Prof. Sangen Zhao 文章的第一作者是中國科學院大學博士研究生李雁強。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202208811
