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日盲紫外非線性光學晶體在紫外激光頻率轉換、精密探測等領域具有重要應用價值。該類材料需同時具備非中心對稱結構、適中雙折射和寬光學帶隙，但三者協同優化長期面臨技術挑戰。近日，中國科學院新疆理化技術研究所研究團隊提出“局域構象限域+偶極工程”協同設計策略。研究通過將柔性丙二酸根螯合為六元環[C3H2O4BFR]-（R=F，Me，CF3），固定羧酸π共軛單元的相對取向，同時利用硼位取代基調控陰離子基元偶極矩，有效抑制反平行偶極排列，促進非中心對稱結晶，為高性能日盲紫外非線性光學晶體設計提供新思路。研究團隊圍繞NaMaBF2、NaMaBFMe和NaMaBFCF3三個體系開展系統研究。理論計算表明，螯合形成的六元環有效限制了羧酸π共軛單元間的幾何自由度，增強極化率各向異性。晶體結構分析發現，NaMaBFMe和NaMaBFCF3因偶極相互作用減弱，形成非中心對稱結構，而NaMaBF2則呈現中心對稱特性。性能測試顯示，NaMaBFMe晶體表現出優異特性。基于Sellmeier方程擬合，該晶體在多個主平面均支持I型和II型相位匹配，相位匹配波長覆蓋整個透過窗口，展現出在全固態緊湊型紫外激光系統中的應用潛力。機理研究揭示，六元環結構在幾何和電子層面協同增強π電子離域。軌道分辨SHG密度分析表明，該陰離子基元是二次諧波響應的核心活性發色團。研究建立了從局域結構到晶體堆積再到宏觀光學性能的構效關系模型，為開發新型半有機極性功能材料提供可遷移的設計范式。相關研究成果發表在《美國化學會志》（JACS）上。研究工作得到國家自然科學基金、中國科學院戰略性先導科技專項等的支持。論文鏈接局域構象限域與偶極工程雙策略協同設計日盲紫外非線性光學晶體