近日，我校化学化工学院张献明教授团队在超宽带隙大双折射晶体材料研究领域取得重要进展，相关研究成果以“Ultrawide Bandgap and Record-High Birefringence in a Covalent Beryllium-Organic Framework”为题，发表于化学领域顶级学术期刊Journal of the American Chemical Society。我校博士生郭澎辉为第一作者，陈义刚教授与张献明教授为通讯作者，山西师范大学为第一完成单位。新疆理化所米日丁研究员，福建物构所赵三根研究员和安阳工学院郭尧教授在成果撰写过程中给予重要支持。该工作获得了国家自然科学基金等项目的资助。

双折射晶体在量子通信、集成光电子学及精密光谱学等领域的偏振调控中扮演着关键角色。在短波紫外（<300 nm）波段应用中，材料需同时具备宽带隙（>4.13 eV）与大双折射（>0.3）。然而，受限于电子结构的基本约束，二者在同一材料中难以兼得：提供大极化各向异性的结构单元往往引入低能电子跃迁，从而压缩带隙。要突破这一瓶颈，必须实现各向异性极化率与带边态的有效解耦。

研究团队基于强共价四配位Be²⁺离子与有机π共轭功能基团结合可诱导限域效应的原理，提出宽带隙与大双折射协同优化的可能性。首次将活性π共轭(C₇H₃NO₄)²⁻基团与Be²⁺离子组合，成功合成了吡啶羧酸盐晶体[Be₂(μ-OH)₂(C₇H₃NO₄)(H₂O)]·H₂O，验证了该设计思路，实现了宽带隙与超大双折射的协同优化（Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 64, e202508997，Hot Paper，博士生郭澎辉为第一作者）。在此基础上，团队进一步引入量化筛选策略，优选出 1,3,5-苯三甲酸 (C₉H₃O₆)³⁻八极子基团并与Be²⁺离子组合，成功实现了Be²⁺与八极子基团中非键氧原子的全耦合，构筑出新型[Be₆(μ-OH)₁₅(C₉H₃O₆)]⁶⁻超级八极子基元。该结构从微观上显著提升了结构基元的能隙与极化各向异性，从而在宏观晶体中实现带隙与双折射的协同优化。该晶体展现出5.00 eV的超宽带隙，并在短波紫外区实现了破纪录的0.60双折射。此项工作突破了双折射晶体的固有性能瓶颈，为下一代光子应用建立了一个可行的超宽带隙双折射平台。

全文连接：https://doi.org/10.1021/jacs.6c01919

图1. (C₉H₃O₆)³⁻八极子基元与六个[Be(μ-OH)₃O]四面体键合形成全耦合的[Be₆(μOH)₁₅(C₉H₃O₆)]⁶⁻八极子超基元

图2.铍基羧酸盐晶体实现了超宽带隙和超大双折射的协同优化