雙折射晶體是制備偏振器、光隔離器、環(huán)形器、相位延遲器等器件的關(guān)鍵材料，被廣泛應(yīng)用于激光偏光技術(shù)、偏光信息處理、高精度科研儀器等領(lǐng)域。目前，α-BaB₂O₄作為綜合性能最優(yōu)秀的紫外雙折射晶體，其雙折射率小于YVO₄和TiO₂，影響光學(xué)器件的小型化。因此，設(shè)計探索具有大雙折射率的紫外雙折射晶體尤為重要。與π-共軛基元[BO₃]、[CO₃]、[NO₃]相比，極性小或無極性的非π-共軛基元[PO₄]不利于產(chǎn)生大雙折射率，因此，在磷酸鹽體系中設(shè)計大雙折射晶體是一個挑戰(zhàn)。

　　針對設(shè)計磷酸鹽大雙折射晶體的難題，中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所研究員潘世烈團(tuán)隊以利于產(chǎn)生大光學(xué)各向異性的KBe₂BO₃F₂層為結(jié)構(gòu)模板，將具有孤對電子效應(yīng)的[SnOX]多面體和[PO₄]進(jìn)行組裝，設(shè)計制備出毫米級Sn₂PO₄I晶體，并對該晶體進(jìn)行了光學(xué)性能測試，有趣的是，Sn₂PO₄I的雙折射率大于等于0.664 @546 nm，超過目前已報道硼酸鹽、磷酸鹽晶體的雙折射率，是商業(yè)化雙折射晶體YVO₄的2.2倍，打破了在磷酸鹽體系中設(shè)計大雙折射晶體的壁壘。理論計算分析表明，一致排列的[SnOI]多面體是其大雙折射率的主要來源。同時，該研究基于SCB模型分析了19例含Sn²⁺硼酸鹽和磷酸鹽中孤對電子對雙折射率的貢獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)Sn₂PO₄I的孤對電子化學(xué)立構(gòu)活性更加明顯，而且孤對電子排列方向較好。

　　Sn₂PO₄I晶體除了具有大的雙折射率，該晶體還具有較低的生長溫度、良好的化學(xué)穩(wěn)定性，有望在偏振器、光隔離器等光學(xué)器件中得到應(yīng)用，為未來探索大雙折射材料提供了可行有效的方法。該研究成果發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》上。

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圖(a)Sn₂PO₄I的晶體結(jié)構(gòu)；(b)[PO₄]和[Sn₂O₄]形成的二維[Sn₂PO₄]_∞層