非线性光学（NLO）材料是现代光子技术的核心，促进了激光变频、超快光开关和量子信息处理等创新应用的发展。在种类繁多的NLO晶体中，硼酸盐体系因其优异的结构适应性、宽透明窗口和高激光损伤阈值在短波长（<280 nm）NLO材料领域中占据中极其重要的位置。著名的KBe2BO3F2、β-BaB2O4和LiB3O5等晶体对全球NLO晶体的发展做出了重大贡献并持续引领着新型NLO晶体的探索和研究。然而，下一代NLO材料的开发仍然面临一个关键挑战：在保持强烈的二次谐波产生（SHG）效应的同时，拥有可以实现短波长相位匹配的足够的双折射。研究表明混合阴离子基团（例如O2-、F-、BO33-、BO3F4-等）之间的协同相互作用有可能带来前所未有的光学表现，同时平面π共轭[B3O6]基团拥有较大的超极化率和高的极化率各向异性有助于实现高效SHG和足够的双折射以满足短波长相位匹配。
中国科学院新疆理化技术研究所潘世烈和杨云研究员研究团队成功合成了三种新型稀土金属硼酸盐氟化物，K2GdB3O6F2、Rb2LuB3O6F2和Cs2LuB3O6F2。实验表明三个标题化合物都表现出小于200 nm的短截止边，其中Cs2LuB3O6F2表现出1.5×KH2PO4的实验倍频效应。计算显示Rb2LuB3O6F2和Cs2LuB3O6F2的I类最短相位匹配波长分别为210和202 nm，这说明它们有潜力通过Nd：YAG激光器的五次谐波产生过程直接输出213 nm的相干光。更重要的是，从中心对称的K2GdB3O6F2到非中心对称的Rb2LuB3O6F2和Cs2LuB3O6F2的结构演化表明，稀土金属多面体配位影响了[B3O6]基团的排列和取向，对结构最终的对称性起着决定性作用。
[B3O6]基团在中心对称和非中心对称结构中的配位敏感性
相关研究成果以研究型文章的形式发表在《先进功能材料》期刊上（Advanced Functional Materials, 2025, DOI: 10.1002/adfm.202520516）。
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