助力“中国牌”晶态材料再攀高峰(5)

2018年，熊仁根课题组又受罗息盐手性点群的启发，充分利用“似球—非球理论”，组装了一类全有机的无金属的三维钙钛矿铁电体，在《科学》上发表，并入选当年教育部“中国高等学校十大科技进展”。

2018年以来，在国家自然科学基金倡导多学科交叉的契机下，熊仁根课题组与中国科学院上海有机所吕龙课题组开展合作。他们在原创新理论“托氟效应”的基础上，合成了分子钙钛矿二元固溶体（TMFM）x（TMCM）1-xCdCl3。这一柔性材料的压电性能与工业标准陶瓷PZT相当，为压电材料在柔性可穿戴器件领域的应用拓展提供了全新的思路。2019年，他们在《科学》上发表了继2013年、2017年、2018年后的第四篇论文，南昌大学作为第一通讯单位。

熊仁根指出，经过20多年不懈的努力，科研人员应用化学语言，理解了铁电相的10个极性点群，可以通过“似球—非球理论”“托氟效应”“手性构筑”精准设计分子铁电体。“我们实现了从‘跟跑’到‘并跑’最后‘领跑’国际分子铁电研究的不断超越。最终建立了我们自己的研究体系，开创了铁电化学这一崭新的交叉学科，从而使铁电体的发现从早期的盲目探索转变为现在的精确设计。”

将激光与非线性光学晶体两大核心功能基元——非线性光学阴离子基团和发光中心多面体耦合并研制出稀土硼酸盐自倍频晶体

激光晶体与非线性光学晶体：解决若干核心关键问题

中国科学院福建物质结构研究所叶宁向《中国科学报》介绍，研究人员在非线性光学晶体与激光晶体构效关系理论、深紫外与中红外非线性光学晶体、特殊波长激光晶体等方面开展系统探索工作，在多个激光应用领域实现晶体材料的突破。

在深紫外非线性光学晶体方面，叶宁课题组从硼酸盐中硼氧核心功能基元出发，以同样具有平面三角形结构的碳酸盐、硝酸盐等化合物为研究对象，发现了系列碳酸盐晶体ABCO3F和系列非水溶性硝酸盐晶体Re（OH）2NO3。此外，北京师范大学陈玲课题组提出非线性光学活性基团（PO3F）2-，中国科学院福建物质结构研究所罗军华课题组提出以硫氧四面体为活性基团的硫酸盐晶体材料。这些材料极大拓展了深紫外非线性光学材料的探索范围。

在中红外非线性光学晶体方面，叶宁课题组和中国科学院理化技术研究所姚吉勇课题组，基于能带调控策略，向硫属化合物中引入最重的碱土金属钡，发现两个高性能新型中红外非线性光学晶体。这项工作解决了中红外非线性光学晶体的重要应用瓶颈，走在世界前列。

在激光晶体方面，中国科学院福建物质结构研究所黄艺东课题组通过对基质晶体的筛选和离子浓度的调控，研发出了人眼安全波段激光晶体，有望为自动驾驶激光雷达和激光测距等仪器提供一种性能优良的探测光源。

在复合功能晶体研究方面，山东大学王继扬课题组注重激光与倍频的功能复合，将激光与非线性光学晶体两大核心功能基元——非线性光学阴离子基团和发光中心多面体耦合并研制出稀土硼酸盐自倍频晶体，获得国际最高功率自倍频绿光输出，解决了原先自倍频晶体的输出效率低于激光与倍频分立器件输出效率这个长期无法解决的难题。