云南大学周艳团队: 显著改善KBBF型紫外非线性光学晶体层间结合与晶体生长

本文由云南大学周艳团队与郭胜平团队合作完成。研究背景：KBe₂BO₃F₂ (KBBF) 型紫外非线性光学晶体性能优异，但其强层状结构导致层间易剥离，难以生长大尺寸高质量单晶，限制了其实际应用。研究目的：提出并验证一种“电荷辅助氢键框架”调控策略，通过在KBBF类似结构中引入磺胺阳离子与硝酸根，利用电荷辅助的N–H···O氢键构筑三维网络，以改善层间结合力和晶体生长行为。研究结论：成功合成了新型晶体C₆H₉N₂SO₂·NO₃ (SAN)，通过该策略有效压缩并稳定了层间距，抑制了层间剥离。SAN可以在室温下通过水溶液蒸发直接生长出厘米级单晶（最大4.5×1×0.5 cm³），且具有低生长各向异性和良好环境稳定性。光学性能方面，SAN紫外截止边为272 nm，在300-2500 nm范围内透过率超过90%，二次谐波产生强度为KDP的2.5倍，在546 nm处实验双折射为0.112。理论计算表明，[C₆H₉N₂O₂S]⁺单元的极化率各向异性及其排列是性能增强的来源。该工作为开发易于生长、高性能的紫外非线性光学晶体提供了新思路。