核心观点 - 中国科学院新疆理化技术研究所通过引入稀土金属Y³⁺离子并调控碱金属阳离子 成功设计出新型硫酸盐深紫外双折射晶体材料 其双折射性能最高可达传统碱金属硫酸盐的25倍 为高性能深紫外光学晶体的设计提供了重要参考 [1][2][4][5][6] 研究背景与意义 - 双折射是集成光调制器、电光开关及非线性光学频率转换等现代光电技术中的关键光学性质 [1][4] - 硫酸盐因其[SO₄]四面体基团的宽能隙特点 被认为是深紫外光学材料的理想候选体系 [1][4] - 传统硫酸盐体系因[SO₄]四面体结构的极化率各向异性低 其双折射性能的提升受到严重限制 [1][4] 研究方法与成果 - 研究团队将具有f0电子构型的稀土金属Y³⁺离子引入传统的碱金属硫酸盐中 成功设计并获得了AY(SO₄)₂和A₃Y(SO₄)₃（A=K, Rb, Cs）六例化合物 [1][4] - 结构分析表明 Y³⁺形成了高度畸变的[YOₙ]多面体（n=7, 8） 与[SO₄]四面体构建出维数可调的Y–O–S网络结构 [1][5] - 随着碱金属阳离子（K, Rb, Cs）半径增大 Y–O–S框架由三维逐渐降维为近似二维的层状结构 显著增强了结构的光学各向异性 [1][5] 性能数据与优势 - 理论计算表明 该系列化合物的双折射率在0.013至0.056之间（测试波长546nm） [1][5] - 其最高双折射性能可达到对应的母体碱金属硫酸盐的25倍 [1][5] - 该性能优于绝大多数已报道的硫酸盐深紫外双折射晶体 [1][5] - 所有化合物均保持吸收边低于200纳米 满足深紫外应用的需求 [1][5]