近期，中国科学院新疆理化技术研究所晶体材料研究中心在日盲紫外非线性光学晶体研究方面取得新进展。科研团队创新性地提出并实践了“π共轭阳离子工程”策略，成功创制了两例高性能亚磷酸盐非线性光学晶体——GUPO 和 GPO，为发展全固态、紧凑型日盲紫外激光器提供了关键材料解决方案。

非线性光学晶体是扩展激光波长的核心元件。日盲紫外区域（波长<280 nm）的激光在精密加工、量子通信等领域具有重大应用价值。然而，传统的磷酸盐晶体由于固有的双折射率过低（Δn < 0.05），其相位匹配波长远小于其紫外吸收边，无法在整个透光范围内实现有效的频率转换，这严重制约了其在日盲紫外区的应用。新疆理化所晶体材料研究中心长期致力于新型非线性光学材料的设计与开发。在本研究中，科研人员另辟蹊径，突破传统依赖阴离子基团的思路，提出了利用π共轭有机阳离子来大幅提升材料光学各向异性的新策略。他们将具有强π共轭特性的胍基和胍基脲阳离子引入到亚磷酸盐体系中，成功获得了非中心对称结构的GPO和GUPO晶体。

其中，GUPO晶体展现出优异的综合性能。（1）极大的光学各向异性。GUPO晶体的双折射率高达0.19 @589.3 nm，远超所有已知无机磷酸盐。（2）预期能够实现全波长相位匹配。GUPO晶体的相位匹配波长可完全覆盖其215 nm至1600 nm的透光范围，直达日盲紫外区，相位匹配能力较商用KDP晶体蓝移43 nm。（3）强的二阶非线性光学效应。GUPO晶体的粉末倍频效应达到商用KDP的2.2倍（@1064 nm）和β-BBO的1.0倍（@532 nm），有望用于直接产生266 nm激光。（4）优异的物化性能。GUPO晶体可通过水溶液法简便生长，稳定性好，易于加工。

理论研究揭示了其优异的双折射和倍频效应主要来源于π共轭阳离子的定向排列与协同极化，而[H₂PO₃]⁻阴离子框架则通过氢键导向组装，确保了非中心对称结构的形成和较低的紫外光学吸收。该研究成功解决了磷酸盐体系长期以来“带宽与双折射率难以兼顾”的困境，为设计新一代紫外非线性光学材料提供了切实可行的新方案。

相关研究成果以全文形式发表在《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition, 64, e202510363），并被选为VIP论文。新疆理化技术研究所为唯一通讯单位，晶体材料研究中心潘世烈研究员和韩健研究员为通讯作者，博士研究生许光晟为第一作者。研究工作得到“天山英才”培养计划、新疆维吾尔自治区重点研发计划、中国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金及新疆维吾尔自治区重大科技专项等项目的支持。

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该论文被选为当期VIP论文

图： π共轭阳离子工程实现磷酸盐非线性光学晶体相位匹配波长的极大蓝移