一种晶体材料及其制备方法和应用技术

本申请公开了一种晶体材料及其制备方法和应用，属于光学材料领域。一种晶体材料，所述晶体材料的化学式为4(C3N6H6)

【技术实现步骤摘要】
一种晶体材料及其制备方法和应用


[0001]本申请涉及一种晶体材料及其制备方法和应用，属于光学材料领域。

技术介绍

[0002]当一束光照射在晶体界面上后会产生两束折射光，这种现象称为双折射。产生双折射率的原因由于晶体材料本身的各向异性，能够产生这种现象的晶体称为双折射率晶体。能产生双折射的晶体可分为单轴晶体和双轴晶体，三方、四方或六方晶系的晶体是单轴晶体，正交、单斜和三斜晶系的晶体称为双轴晶体。双折射率晶体在光学领域中的应用非常广泛，例如光刻、通讯和微加工等领域。
[0003]目前已经商业化应用的双折射率晶体包括金红石晶体、铌酸锂晶体、钒酸钇晶体、方解石晶体、二氧化硅晶体、氟化镁晶体以及α
‑
BaB2O4晶体等。钒酸钇晶体是一种性能优良的晶体，但是其紫外截止边在400nm以上，对低于400nm的之外波段它的透过能力很差，因此它无法在紫外深紫外波段应用。氟化镁晶体具有较长的透过范围(110nm～8500nm)，是唯一能够用于紫外深紫外波段的双折射晶体，但其双折射率较小，严重影响其应用。同样受双折射率大小困扰的还有二氧化硅晶体。而α
‑
BaB2O4晶体具有较宽广谱透过范围(189nm～3500nm)，其含有较短的紫外截止边，较大的双折射率(0.159@253.7nm)，在紫外区具有重要的应用价值，但是该晶体在高温下存在相变，生长过程中极易开裂，不容易得到大尺寸单晶。
[0004]随着科技的发展，人们对双折射晶体的要求也越来越高，不论是从质还是从数量上，寻找一种优秀的双折射晶体具有十分重要的意义。而优秀的双折射晶体又要求其易于加工和生长，且其具有较大的双折射率和透过性能，再加上物化性能稳定，所以科研工作者近年来一直在不断地探索和尝试中，致力于寻找到一种优秀的双折射晶体材料并用于实际应用中。

技术实现思路

[0005]根据本申请的一个方面，提供了一种晶体材料，该材料经第一性原理计算显示该晶体具有较大的双折射率。在1042nm下的双折射率为0.247。本专利技术提供的双折射晶体材料4(C3N6H6)
·
HPF6在200nm～2500nm广谱范围内具有良好的透过率。
[0006]一种晶体材料，所述晶体材料的化学式为4(C3N6H6)
·
HPF6；
[0007]所述晶体材料含有π共轭构筑单元；
[0008]所述π共轭构筑单元为(C3N6)3‑
；
[0009]所述π共轭构筑单元垂直于c轴；
[0010]所述π共轭构筑单元呈层状排列。
[0011]可选地，C3N6H6之间通过分子内N
‑
H
···
N的氢键连接；
[0012](PF6)
‑
与C3N6H6通过分子内氢键连接形成三维结构。
[0013]该晶体材料含有π共轭构筑单元(C3N6)3‑
，且该π共轭构筑单元在晶体结构中垂直
于c轴呈现层状排列，这种排列方式能够诱导形成大的共轭π键形成大的双折射率。三聚氰胺之间通过分子内N
‑
H
···
N的氢键链接，同时(PF6)
‑
与三聚氰胺通过分子内氢键链接最终形成三维结构。
[0014]可选地，所述晶体材料为单晶结构。
[0015]可选地，所述晶体材料属于三方晶系，空间群为
[0016]可选地，所述晶体材料的晶胞参数如下：
[0017]α＝90
°
，β＝90
°
，γ＝120
°
。
[0018]可选地，所述晶体材料经第一性原理计算在1042nm处具有0.220～0.250的双折射率。
[0019]根据本申请的第二个方面，提供了一种晶体材料的制备方法。
[0020]上述所述的晶体材料的制备方法，包括以下步骤：
[0021]将含有三聚氰胺、六氟磷酸根化合物、水的混合物，并将溶液pH值调节至弱酸性，反应后得到所述晶体材料；
[0022]所述三聚氰胺与所述六氟磷酸根化合物的摩尔比为4.5：1～5：1；
[0023]所述三聚氰胺与水的摩尔体积比为1mmol：5mL～1mmol：10mL。
[0024]可选地，所述三聚氰胺与所述六氟磷酸根化合物的摩尔比独立地选自4.5：1、4.6：1、4.7：1、4.8：1、4.9：1、5：1中的任意值或任意两者之间的范围值。
[0025]可选地，所述三聚氰胺与水的摩尔体积比独立地选自1mmol：5mL、1mmol：6mL、1mmol：7mL、1mmol：8mL、1mmol：9mL、1mmol：10mL中的任意值或任意两者之间的范围值。
[0026]可选地，所述六氟磷酸根化合物选自LiPF6、NaPF6、KPF6、CsPF6、HPF6中的至少一种。
[0027]可选地，反应的条件如下：
[0028]温度为40℃～90℃；
[0029]时间为30min～60min。
[0030]可选地，反应的温度独立地选自40℃、42℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、80℃、90℃中的任意值或任意两者之间的范围值。
[0031]可选地，反应的时间独立地选自30min、35min、40min、45min、50min、55min、60min中的任意值或任意两者之间的范围值。
[0032]根据本申请的第三个方面，提供了一种晶体材料的应用。
[0033]上述所述的晶体材料和/或上述所述的制备方法得到的晶体材料在制备偏振分束棱镜或光学元件中的应用。
[0034]可选地，偏振分束棱镜选自格兰型棱镜、渥拉斯顿棱镜、洛匈棱镜、光束分离偏振器中的一种；
[0035]光学元件选自光隔离器、环形器、光束位移器、光学起偏器、光学调制器、光学偏振器、偏振分光器、相位延迟器件、电光调制器件中的一种。
[0036]本申请能产生的有益效果包括：
[0037]1)本申请所提供的一种晶体材料，该材料经第一性原理计算显示该晶体具有较大的双折射率。在1042nm下的双折射率为0.247；本专利技术提供的双折射晶体材料4(C3N6H6)
·
HPF6在200nm～2500nm广谱范围内具有良好的透过率。
附图说明
[0038]图1是实施例1
‑
3所得到的4(C3N6H6)
·
HPF6晶体的结构示意图。
[0039]图2是实施例1
‑
3所得到的4(C3N6H6)
·
HPF6晶体双折射率图谱。
[0040]图3是实施例4制作的偏振分束棱镜的示意图。
具体实施方式
[0041]下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。
[0042]如无特别说明，本申请的实施例中的原料均通过商业途径购买。
[0043]本申请的实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶体材料，其特征在于，所述晶体材料的化学式为4(C3N6H6)
·
HPF6；所述晶体材料含有π共轭构筑单元；所述π共轭构筑单元为(C3N6)3‑
；所述π共轭构筑单元垂直于c轴；所述π共轭构筑单元呈层状排列。2.根据权利要求1所述的晶体材料，其特征在于，C3N6H6之间通过分子内N
‑
H
···
N的氢键连接；(PF6)
‑
与C3N6H6通过分子内氢键连接形成三维结构。3.根据权利要求1所述的晶体材料，其特征在于，所述晶体材料为单晶结构。4.根据权利要求1所述的晶体材料，其特征在于，所述晶体材料属于三方晶系，空间群为优选地，所述晶体材料的晶胞参数如下：α＝90
°
，β＝90
°
，γ＝120
°
。5.根据权利要求1所述的晶体材料，其特征在于，所述晶体材料经第一性原理计算在1042nm处具有0.220～0.250的双折射率。6.权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘乐辉，林州斌，张莉珍，苑菲菲，黄溢声，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：