同質(zhì)多晶體（polymorphs）指的是化學(xué)組成相同而結(jié)構(gòu)不同的晶態(tài)化合物。同質(zhì)多晶現(xiàn)象在硼酸鹽體系中廣泛存在，如高溫相偏硼酸鋇（α-BaB2O4）和低溫相偏硼酸鋇（β-BaB2O4），它們分別是商業(yè)化的紫外雙折射晶體和非線性光學(xué)晶體。近年來，非中心對稱的硼酸鹽同質(zhì)多晶體陸續(xù)被合成出來，如Ba3Mg3(BO3)3F3 （Pna21-和P62m）和 Pb2Ba4Zn4B14O31 （P1-、Cc-和P32）等非線性光學(xué)晶體。同質(zhì)多晶體結(jié)構(gòu)上的差異導(dǎo)致了它們光學(xué)性質(zhì)的不同，研究同質(zhì)多晶現(xiàn)象對理解和預(yù)測不同結(jié)構(gòu)的化合物性能具有重要意義。
水硼鍶石（veatchite）是一類化學(xué)式為Sr2[B5O8(OH)]2·[B(OH)3]·H2O的天然水合硼酸鍶礦物。在過去的幾十年間，礦物學(xué)家在不同地區(qū)發(fā)現(xiàn)了三種不同的天然水硼鍶石，分別為結(jié)晶于P空間群的1A相、結(jié)晶于P21空間群的1M相和結(jié)晶于Cc空間群的2M相，它們的結(jié)構(gòu)以二維共價B-O-H層為特征。結(jié)晶于非心空間群的1M相及2M相是潛在的非線性光學(xué)晶體。天然礦物存在雜質(zhì)及其不可再生性限制了這些硼酸鹽晶體的進(jìn)一步應(yīng)用。人工合成的晶體材料具有高純度及可再生性等優(yōu)點，在現(xiàn)代科技和工業(yè)中有著越來越重要的作用，人工合成天然礦物及其同質(zhì)多晶體極具挑戰(zhàn)。
浙江師范大學(xué)程建文課題組長期致力于硼酸鹽紫外/深紫外非線性光學(xué)晶體的合成。近日，該課題組與北京理工大學(xué)楊國昱教授合作報道了一例水熱合成的水硼鍶石新相P1-Sr2[B5O8(OH)]2·[B(OH)3]·H2O。該硼酸鍶晶體是首例人工合成的水硼鍶石，它的結(jié)構(gòu)以具有九元環(huán)孔道的[B5O8(OH)]∞二維層為特征，Sr2+離子、硼酸分子和水分子填充在結(jié)構(gòu)的空隙中。P1相水硼鍶石與其它三種礦物相具有類似的結(jié)構(gòu)，[B5O8(OH)]∞層排列的細(xì)微差異導(dǎo)致這四種同質(zhì)多晶體呈現(xiàn)不同的對稱性，屬于位移性晶型轉(zhuǎn)變。P1-Sr2[B5O8(OH)]2·[B(OH)3]·H2O在紫外波段具有寬的透過，其短波截止邊低于190 nm。該化合物具有較大的倍頻效應(yīng)（約為KH2PO4的1.7倍），是一例潛在的深紫外透過非線性光學(xué)晶體材料。 人工合成硼酸鹽礦物的新相，極大豐富了硼酸鹽的結(jié)構(gòu)化學(xué)，為進(jìn)一步探索新型硼酸鹽非線性光學(xué)晶體提供了更多的可能。此項工作表明人工合成水硼鍶石新相有助于更好理解硼酸鹽礦物的形成條件，為進(jìn)一步在天然礦物中尋找潛在的非線性光學(xué)晶體提供新的思路。 論文信息 Sr2[B5O8(OH)]2·[B(OH)3]·H2O: A Strontium Borate That Shows Deep-Ultraviolet-Transparent Nonlinear Optical Properties Wei-Feng Chen, Jing-Yi Lu, Jing-Jing Li, Prof. You-Zhao Lan, Prof.?Dr. Jian-Wen Cheng, Prof.?Dr. Guo-Yu Yang 程建文教授和楊國昱教授為共同通訊作者，碩士研究生陳偉鳳為第一作者。 Chemistry – A European Journal DOI: 10.1002/chem.202400739
