图 分子结构设计及其性能表征
在国家自然科学基金项目（批准号：22122507、22193042）等资助下，中国科学院福建物质结构研究所赵三根研究员、罗军华研究员等与华中科技大学谷洪刚副教授等合作，在各向异性光学晶体材料研究方面取得进展，相关成果以“一种具有巨大光学各向异性的可溶液加工天然晶体用于光偏振的高效操控（A solution-processable natural crystal with giant optical anisotropy for efficient manipulation of light polarization）”为题，于2024年6月14日发表于《自然•光子学》（Nature Photonics）期刊上。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41566-024-01461-8。
光学各向异性是一种空间不对称的光-物质相互作用，表现为双折射和二色性，在现代光学中对光偏振的控制至关重要。到目前为止，各种天然双折射晶体被广泛使用，但它们的双折射限制在<0.3，严重制约了相关元器件的小型化。
为解决该问题，研究团队提出“弱相互作用诱导组装”策略，成功构筑了一种新型巨双折射晶体C3H8N6I6·3H2O。其晶体结构中(I3)-功能基团实现了完美的平行排布，使得其双折射率在可见光到红外波段高达2.8，比商用晶体高出一个数量级，创造了晶体材料双折射率的新纪录，有望满足光子信息领域，如光通信、超高分辨率传感和3D成像等对高效偏振光学元件的重大需求。通过理论计算发现该晶体巨大光学各向异性源自于I的5p轨道电子云各向异性。该现象有别于利用5s或6s孤对电子、离域π键、姜-泰勒效应以及d10电子云变形等产生光学各向异性的常见机制，为此类晶体材料的开发提供了新的理论依据。