Angew. Chem.：通过弱相互作用调控功能模块排序设计新型深紫外双折射材料

双折射率是量化光学各向异性的基本参数，对光学材料实现光偏振或角度相位匹配具有重要意义。具有优异双折射性能的晶体被广泛的应用在光学隔离器、格兰棱镜、偏振光学器件、环形器、光电调制器以及激光偏光技术等诸多领域和高精尖科研仪器中。调节有利于获得大双折射率的功能模块排列以最大化各向异性是提升材料双折射率的关键。然而，目前限制微观结构的空间自由度和实现最优的结构排列方面存在重大挑战。

近日，中国科学院新疆理化技术研究所的杨志华研究员、潘世烈研究员团队，提出了通过弱相互作用调控功能模块的排序的设计策略，证明了CN₄H₇SO₃CF₃、CN₄H₇SO₃CH₃、C(NH₂)₃SO₃CH₃和 C(NH₂)₃SO₃CF₃为潜在深紫外双折射材料。该研究不仅发现了新的深紫外双折射材料，而且为优化光学各向异性以实现双折射率增益提供了一种新的策略。

CN₄H₇SO₃CF₃、CN₄H₇SO₃CH₃、C(NH₂)₃SO₃CH₃晶体的紫外截止边分别为183、198、195 nm，在已报道的氨基胍或者胍基化合物中，CN₄H₇SO₃CF₃具有最短的深紫外截止边。

CN₄H₇SO₃CF₃、CN₄H₇SO₃CH₃、C(NH₂)₃SO₃CH₃和C(NH₂)₃SO₃CF₃在546 nm处的双折射分别为0.149、0.107、0.144和0.146。值得注意的是，在已报道的硫酸盐和硫酸盐衍生物中，CN₄H₇SO₃CF₃在深紫外区表现出最大的双折射率（0.149 @ 546 nm，0.395 @ 200 nm）。

该团队利用Hirshfeld表面分析可视化了四个化合物中的相互作用，N−H⋯O氢键在晶体的堆积模式中起主要作用。CN₄H₇SO₃CF₃表现出大的双折射率，其原因在于，一方面，[CN₄H₇]和[SO₃CF₃]基元在平面内的排列受到层内氢键相互作用的限制。相邻伪层中两个π共轭[CN₄H₇]基元之间的二面角为0º，表明[CN₄H₇]基元平行一致排列。另一方面，N原子的孤对电子与F原子强的电负性导致的较强静电斥力进一步与氢键协同调控了[CN₄H₇]和[SO₃CF₃]基元的排列，使得c轴和ab平面的光学各向异性最大化。该研究提出的弱相互作用调控功能模块排列的设计策略，也为其他波段新型双折射材料的设计和制备提供了理论设计思路。

论文信息

Sulfate Derivatives with Heteroleptic Tetrahedra: New Deep-Ultraviolet Birefringent Materials in which Weak Interactions Modulate Functional Module Ordering

Dr. Huan Zhou, Meng Cheng, Dongdong Chu, Xu Liu, Ran An, Prof. Shilie Pan, Prof. Zhihua Yang

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202413680