深紫外激光由于波長短、可進行更高精度加工的優(yōu)點，在半導體光刻、激光光電子能譜儀和激光切割等高精尖技術領域具有應用前景。18世紀90年代，研究發(fā)現(xiàn)了同時包含孤立硼酸根離子和硫酸根離子的硼鎂礬礦石，而含有B-O-S鍵的硼硫酸鹽到2012年才被首次報道，作為一類新穎的無機化合物，硼硫酸鹽的非線性光學性能鮮有研究。

中國科學院福建物質結構研究所結構化學國家重點實驗室（“無機光電功能晶體材料”）研究員羅軍華團隊發(fā)現(xiàn)了一例新型硼硫酸鹽化合物LiRb4[B(SO4)4]。非線性光學測試表明，該晶體在室溫下具有和KH2PO4相當?shù)谋额l效應并且能夠實現(xiàn)相位匹配。同時，該晶體在室溫下能夠透光至190nm以下的深紫外波段，表明該晶體是一種全新結構的深紫外非線性光學晶體。該團隊與北京大學研究員孫俊良、博士周鉦洋合作研究發(fā)現(xiàn)，該晶體在原位單晶X射線測試中，其衍射圖譜在室溫下和低溫下呈現(xiàn)出明顯的衛(wèi)星散射斑，表明該晶體具有非公度調制結構。結構解析表明，LiRb4[B(SO4)4]在室溫下和低溫下分別屬于X2（α0γ）0和P21（α0γ）0（3+1）維超空間群，它們的調制波矢q在300K時為0.1534（2）a*-0.2223（2）c*，在180K時為0.13005（12）a*-0.20584（14）c*。進一步的結構分析表明，LiRb4[B(SO4)4]的調制波矢主要起源于其平均結構中[B(SO4)4]5-超四面體不同位置的橋氧原子。這一工作為研究非公度調制結構的深紫外非線性光學材料提供了新機遇，相關研究成果發(fā)表在《德國應用化學》上。

研究工作得到國家自然科學基金重點項目、國家杰出青年基金、中科院基礎前沿科學研究計劃“0到1”原始創(chuàng)新項目、中科院戰(zhàn)略性先導科技專項和國家自然科學基金面上項目、中科院青年促進會優(yōu)秀會員項目及福建省“雛鷹計劃”的資助。

非公度調制結構的硼硫酸鹽深紫外非線性光學材料