深紫外（DUV，波长<200纳米）全固态激光器被用于现代科学研究与工业制造，应用场景涵盖材料分析、光刻等。此类激光器的商业化进程在很大程度上取决于高性能非线性光学（NLO）晶体，但相关材料通常需要同时满足较强的二次谐波产生（SHG）响应、中等双折射率以及宽禁带等要求。
硼酸盐材料因具备良好的DUV透过特性而长期受到关注。尽管β-BBO、LBO等晶体已被开发并应用，但多数材料难以通过直接倍频实现DUV相位匹配。氟硼酸盐体系因结构多样性与性能潜力被视为重要候选方向，不过现有代表性材料如KBBF仍存在层状生长习性以及原料有毒等问题。
研究人员同时指出，含链状聚合[BO3]3-单元的DUV NLO晶体较为稀缺。在此背景下，如何通过结构设计实现功能单元的有序排列，被认为是突破DUV NLO材料性能瓶颈的关键。
提出协同组装的结构设计策略
为应对上述挑战，中国科学院新疆物理与化学技术研究所（XTIPC）研究团队提出一种基于氟化多面体与平面B–O基团协同组装的结构设计策略。研究团队利用氟化多面体的“剪切”效应与定向聚合能力，实现π共轭功能单元的均匀排列，并据此合成了一系列碱金属氟硼酸盐晶体，包括KABF、RABF和CABF。相关成果发表于《Advanced Functional Materials》。
晶体结构与性能指标
研究的核心思路是通过氟化多面体调控平面B–O单元取向，构建具有1∞[BO2]链的新型晶体结构。在该结构中，[BO3F]4-四面体与链状聚合[BO3]3-单元协同组装，形成平行排列的2∞[B4O6F]层状架构。
研究团队报告称，上述材料的SHG响应达到KDP（1064纳米）1.6–1.7倍、BBO（532纳米）0.4–0.5倍；其I型相位匹配的最低波长为161.5–168.6纳米，紫外截止边缘低于190纳米。研究认为，该策略在链状聚合[BO3]3-单元构建以及非中心对称结构组装的可控性方面取得进展。
此外，研究还通过阳离子介导的结构适应性，进一步验证了氟硼酸盐材料体系在稳定性与结构多样性方面的表现。
对DUV非线性光学材料开发的意义
研究团队表示，该工作不仅提供了新的DUV NLO晶体候选材料，也提出了氟化多面体与聚合[BO3]3-单元协同作用的设计范式，为开发无铍、低毒性的DUV NLO材料提供了新的路径。
