光学晶体材料被誉为光电子产业的“芯片”，在光通信、先进仪器、光刻和全固态激光器等科学和技术领域有着广泛的应用。特别是，倍频晶体和双折射晶体是固体激光器的两个关键部件。设计合成具有强的非线性光学效应和大的双折射率的新型无机光学晶体材料是当前的一个具有挑战性的课题。

针对这一难题，邹国红课题组通过向硫酸盐体系中引入可高度极化的d¹⁰金属阳离子Hg²⁺，成功合成了一例兼具强的非线性光学系数和大的双折射率的新型高性能光学晶体材料Hg₃O₂SO₄。该化合物具有独特的组分层[Hg₃O₂SO₄] _∞结构，在所有已报道的硫酸盐光学材料中表现出最强的倍频效应(14×KDP)。本研究首次在硫酸盐体系中实现了强倍频系数(>10×KDP)和适当双折射率(0.06-0.12@1064 nm)之间的平衡。在光学性质方面，Hg²⁺的引入促使了明显的性能提升：1) Hg²⁺离子具有不同的配位模式，有利于生成丰富的高极化畸变多面体，如线性、三角形、四面体和八面体几何构型；2) 大尺寸的d¹⁰阳离子Hg²⁺很容易产生更大的极化率和可变形性，从而显著增大化合物的倍频效应和双折射率。

图1. Hg₃O₂SO₄晶体的综合性能平衡示意图

作者通过在硫酸盐体系中引入高度极化的Hg²⁺离子这一有效策略，成功合成一例高性能硫酸盐光学晶体材料，实现了强倍频系数和适当双折射率之间的完美平衡。这项工作将为进一步设计新型高性能无机光学晶体提供新的思路，并指导更多以功能为导向的新型无机固态功能材料的发现。

该研究以“High-Performance Sulfate Optical Materials Exhibiting Giant Second Harmonic Generation and Large Birefringence”为题发表于Angewandte Chemie International Edition上，四川大学为第一单位，化学学院博士研究生董雪华为本论文第一作者，韩国西江大学OK Kang Min教授和化学学院邹国红教授为共同通讯作者，特别感谢国家自然科学基金委、四川大学的经费支持。

文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202116790