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Chem. Eur. J. :多阴离子调控设计具有深紫外截止边和适中双折射率的羟基氟化硼酸盐2024-08-28
中国科学院新疆理化技术研究所的潘世烈、杨志华课题组基于混合阴离子策略,通过组装多种阴离子基团,设计合成了两例含有[B3O3F3(OH)]六元环的羟基氟化硼酸盐。其中,K8Cs2B15O14(OH)7F20·H2O具有深紫外截止边和适中的双折射率(0.051@546 nm)。

为了探索更多性能优异的光学晶体材料,人们提出了一系列设计策略,主要包括修饰阳离子和调控阴离子基团。如Cs3[(BOP)2(B3O7)3]将π共轭的[B3O7]基团与非π共轭的[PO4]单元结合在一起,不仅实现了较短的紫外截止边(165 nm),而且实现了较大的双折射率(0.075@532 nm)。Na3Rb6(CO3)3(NO3)2Cl·(H2O)6在一个晶体结构中同时组装了具有强极化各向异性的[CO3]和[NO3]阴离子基团,其晶体相较于传统的碳酸盐更易生长,同时还展现了大的双折射率(Δn > 0.14@546 nm)。

羟基氟化硼酸盐作为硼酸盐的一个重要分支,因含有利于带隙或双折射率的功能基元[BOxF4–x] (x = 1–3)四面体和[BOx(OH)3–x] (x = 0–2),是探索深紫外双折射材料的一个新兴体系。首先,具有剪切作用的F和OH位于阴离子框架的末端位置,消除了末端O原子的悬挂键,使硼酸盐体系的截止边发生蓝移。其次,前人对以硼为中心的各阴离子基团的微观光学特性进行了理论计算,结果表明与[BO4]相比,氟化四面体[BOxF4–x] (x = 1–3)及羟基化平面三角形[BOx(OH)3–x] (x = 0–2)的极化率各向异性得到了增强。值得一提的是,氢键相互作用的引入有利于调节π共轭的[BOx(OH)3–x] (x = 0–2)在同一平面上排列。

 

 

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基于此,该课题组通过组装π共轭的[BO2(OH)]和非π共轭的[BO2F2]四面体,采用水热法和室温溶液法合成了两例含有[B3O3F4(OH)]六元环的碱金属羟基氟化硼酸盐Ama2-Rb2[B3O3F4(OH)]和K8Cs2B15O14(OH)7F20·H2O。F和OH的协同作用使得上述两例化合物均呈现出短的紫外截止边(< 200 nm),且K8Cs2B15O14(OH)7F20·H2O具有适中的测试双折射率(0.051@546 nm)。上述两例羟基氟化硼酸盐的报道丰富了硼酸盐的结构化学,并为未来羟基氟化硼酸盐的设计合成提供借鉴。

文信息

Two Hydroxyfluorooxoborates Achieving Deep-Ultraviolet Cutoff Edges and Moderate Birefringence by Assembling Multi-Anionic Groups

Huanhuan Cheng, Xiaojing Li, Prof. Shilie Pan, Prof. Zhihua Yang

Chemistry – A European Journal 

DOI: 10.1002/chem.202400656

 

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