近日，优德物理与电子工程学院刘开通副教授团队在硼酸盐结构化学领域取得重要进展，成功合成了一种新型锌硼酸盐Ba₅Zn₄(B₃O₆)₂(B₁₂O₂₄)（简称BaZnBO）。该成果发表于国际化学领域权威期刊《Inorganic Chemistry》（中科院Q1，IF = 4.7），论文题为“Ba₅Zn₄(B₃O₆)₂(B₁₂O₂₄): A Borate with Edge-Sharing [BO₄] Tetrahedral Connection by Introducing Zn into β-BaB₂O₄”。该研究通过将Zn引入β-BaB₂O₄结构，成功构筑了含有罕见的边共享[BO₄]四面体连接的新型硼酸盐，为紫外透射和偏振材料的开发提供了候选体系。

硼酸盐因其丰富多样的结构类型和优异的光学性能，一直是无机结构化学和光学晶体材料研究的重点体系。平面[BO₃]和四面体[BO₄]可通过不同连接方式呈现出多样的配位结构，带来多样的物化性质变化。其中，[BO₄]四面体的边共享连接方式因其罕见性和结构独特性，尤其受到研究者的关注——这种连接模式能够极大丰富硼酸盐的结构化学，为设计具有独特结构和优异性能的新材料提供更多可能，但是该连接方式大多在高压状态下获得，在常压下较少得到。

研究团队采用常压高温固相反应法，成功合成了Ba₅Zn₄(B₃O₆)₂(B₁₂O₂₄)单晶。该化合物的结构独特之处在于：其功能构筑单元为孤立的[B₃O₆]平面六元环和[B₁₂O₂₄]基团。相邻的[B₃O₆]基团在ab平面内连接成层，并沿[001]方向进一步堆叠，而[B₁₂O₂₄]基团则整齐排列在这些层的中间，形成了类似“三明治”的层状结构。其中，[B₁₂O₂₄]基团由四个[B₃O₇]单元通过共边或共顶点连接而成，内部包含了罕见的共边[BO₄]四面体。四配位的Zn²⁺离子填充在[B₃O₆]和[B₁₂O₂₄]基团的空隙之间，并与其顶点氧原子连接，构成二维[Zn₄B₁₈O₃₆]_∞层。

图1 通过将Zn引入β-BaB₂O₄中，获得了具有边共享[BO₄]基团连接的Ba₅Zn₄(B₃O₆)₂(B₁₂O₂₄)

图2 （a）实验和模拟XRD图谱；（b）TG和DSC曲线；（c）红外光谱；（d）紫外-可见-近红外漫反射光谱

本研究通过在结构中引入具有d¹⁰电子构型的Zn^2+，实现了对阴离子结构的有效调控。并发现了罕见的共边[BO₄]四面体连接模式，为硼酸盐结构化学增添了新的结构类型，Ba₅Zn₄(B₃O₆)₂(B₁₂O₂₄)还表现出良好的热稳定性和优异的光学性能，包括短截止边（204 nm）和合适的双折射率（0.058@1064 nm）。这项工作丰富了硼酸盐的结构化学，可作为紫外透射或偏振材料的候选体系，并为探索设计更多具有共边[BO₄]四面体连接的新型硼酸盐提供了理论与实验依据。本研究得到了国家自然科学基金项目、新疆维吾尔自治区自然科学基金项目等项目资助。

刘开通，优德88官网物理与电子工程学院副教授，博士、硕士生导师。长期从事光电功能材料的设计、合成与性能调控研究，重点围绕硼酸盐光电功能材料方向开展系统性研究工作，在新型硼酸盐功能材料构筑及其在光学等领域中的应用方面取得了一系列创新性研究成果。主持国家自然科学基金项目1项、省部级科研项目2项，具备扎实的科研组织与项目实施能力。以第一作者或通讯作者在国内外重要学术期刊发表SCI论文10余篇，总被引50余次，研究成果具有良好的学术影响力。

信息、图片来源：科学技术处、物理与电子工程学院     编审：宣传部