问题——深紫外光源材料“难以三全” 深紫外非线性光学晶体是实现深紫外激光输出的重要功能材料，广泛服务于高精度测量、先进光谱、量子信息等前沿方向。特别是更短波长的深紫外区间，材料性能门槛显著抬升：既要具备足够宽的带隙以保证在深紫外波段透明，又要具备合适的双折射以实现相位匹配从而获得更短的倍频波长，同时还需要较强的非线性响应以提高倍频效率。三项指标相互牵制，使得“宽带隙、短相位匹配波长、大倍频效应”难以协同兼得，成为深紫外晶体长期存在的关键瓶颈。 原因——指标耦合叠加研发路径制约 业内普遍面临两重困难：一上，材料结构和化学键层面存在天然约束。通常而言，带隙越宽的体系往往非线性响应偏弱；而为了获得足够双折射，需要引入具有各向异性的结构单元，但这又可能影响晶体稳定性、透明窗口或生长可行性。另一上，传统研发较多依赖经验与试错，筛选范围大、效率偏低，导致能够通过双折射相位匹配获得150纳米以下激光输出的材料资源十分有限。对某些临界应用而言，此短板更加突出。例如，面向229Th核钟对应的实验体系，对应关键波长阈值约为148.3纳米，长期以来缺少性能匹配的理想晶体材料支撑。 影响——145.2纳米的推进释放多重信号 针对上述瓶颈，中国科学院新疆理化技术研究所潘世烈、杨志华等科研人员提出“氟化调控”设计思路，通过建立氟化硼酸盐功能基元的可控组分设计规则，缩小化学组分搜索空间，提升结构设计的针对性与可验证性。团队据此设计出LiB3O4F2和Li2B4O5F4两类新型结构体系，并其中获得关键突破：一种结构的最短相位匹配倍频波长达到145.2纳米，低于150纳米重要门槛，并超过229Th核钟所需的148.3纳米阈值；同时其倍频效应达到常用参比晶体KDP的3.4倍，显示出较强的应用潜力。相关成果近日发表于国际学术期刊《先进材料》。 更值得关注的是，该研究从机理层面给出新的可推广认识：首次证实[BO3]与[BO2F2]功能基团的协同组装，在实现相位匹配倍频波长短于150纳米上具有独特优势。这意味着深紫外晶体设计中，通过特定功能基团的协同搭配与取向调控，有望打破以往“顾此失彼”的性能权衡，为后续材料体系拓展提供明确方向。 对策——从“试错筛选”走向“规则驱动” 在深紫外材料创新链条中，设计理念的升级往往决定突破速度。此次研究以“可控组分规则+功能基元协同”为抓手，将复杂的材料探索问题拆解为可约束、可验证、可迭代的设计过程，有助于减少盲目试验，提高研发效率。对后续工作而言，一上需要更广的化学空间内验证氟化协同调控策略的普适性，另一上也要面向工程可用性推进晶体生长、缺陷控制、损伤阈值与稳定性评估等关键环节，促进从理论设计到可用材料的闭环。 前景——支撑超短深紫外光源与精密测量新需求 从应用端看，145.2纳米相位匹配倍频波长的实现，为更短波段深紫外激光光源提供了可期待的材料基础，可望带动高分辨光刻、精密光谱、极端条件探测等方向的技术储备；在基础科学层面，该成果也为原子核钟等超高精度测量体系的实验研发提供了新的材料候选与设计参照。更重要的是，以规则驱动的理性设计正在为非线性光学晶体研究打开新路径：通过结构单元的定向组合与组分精细调控，有望持续涌现满足特定波段、特定指标组合的“定制化”晶体材料，提升我国在深紫外核心功能材料领域的自主创新能力与供给能力。
中国科学家在深紫外材料领域的这个突破，展现了从跟随模仿到原创引领的转变；随着基础研究的持续创新，如何加快构建“实验室-中试-量产”的完整转化链条，将成为下一阶段的关键挑战。这不仅关乎技术落地的效率，也是衡量国家创新体系成熟度的重要标志。