近日，我院丁清然博士联合福建物质结构研究所罗军华研究员和粤港澳大湾区量子科学中心赵三根研究员，在四配位结构调控与巨双折射晶体设计方面取得重要研究进展。相关成果以《Breaking the tetrahedral constraint of tetracoordination: Square-planar [ICl4] enables unprecedented birefringence in [C(NH2)3][ICl4]》为题发表于国际顶级学术期刊《Science Advances》（IF：13.9）。《Science Advances》是美国科学促进会（AAAS）旗下《Science》系列的顶级期刊之一。江西师范大学为论文第一完成单位，我院2023级硕士研究生孙智玮为第一作者，丁清然博士、罗军华研究员和赵三根研究员为共同通讯作者。
传统四配位非金属结构基元通常呈四面体构型，其较高的结构对称性导致极化率各向异性较低，因而长期以来难以作为高性能双折射材料的优势功能基元。针对这一问题，罗军华教授团队提出在保持四配位数不变的前提下，通过配位构型设计增强极化率各向异性的策略，将研究重点由传统正四面体基元拓展至平面正方形基元。理论计算初步筛选发现，具有D4h对称性的平面 [ICl4] 单元表现出极高的极化率各向异性，Δα 达到 142.1。基于该设计思路，团队在无需使用有毒气体 Cl2的情况下，通过水溶液蒸发法成功制备了含平面 [ICl4] 基元的 [C(NH2)3][ICl4] 晶体。该晶体在 550 nm 处的双折射高达 0.975，与理论计算值 0.954 高度吻合。与已报道的141种含四配位结构单元化合物相比，该数值为目前最高纪录，较此前最高值 0.542 提升约1.80倍。该材料的双折射贡献主要来源于平面 [ICl4] 基元，其I 原子的两对孤对电子与 I–Cl σ 键协同作用，引起电子各向异性分布，从而产生巨大的双折射。
该工作突破了传统四配位单元受限于四面体构型的限制，建立了调控配位构型增强极化率各向异性的新策略，并将平面 [ICl4]发展为一种具有潜力的新型巨双折射功能基元，为高性能双折射晶体及相关光电功能材料的设计提供了新的研究思路。
原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aef7948
[三审三校：丁清然 胡晓玉 梅 云]
