双折射晶体是制备偏振器、光隔离器、环形器、相位延迟器等器件的关键材料，被广泛应用于激光偏光技术、偏光信息处理、高精度科研仪器等领域。目前，α-BaB₂O₄作为综合性能优秀的紫外双折射晶体，其双折射率小于YVO₄和TiO₂，影响光学器件的小型化。因此，设计探索具有大双折射率的紫外双折射晶体尤为重要。与π-共轭基元[BO₃]、[CO₃]、[NO₃]相比，极性小或无极性的非π-共轭基元[PO₄]不利于产生大双折射率，因此，在磷酸盐体系中设计大双折射晶体是一个挑战。

　　针对设计磷酸盐大双折射晶体的难题，中科院新疆理化所潘世烈研究团队以利于产生大光学各向异性的KBe₂BO₃F₂层为结构模板，将具有孤对电子效应的[SnOX]多面体和[PO₄]进行组装，设计制备出毫米级Sn₂PO₄I晶体，并对该晶体进行了光学性能测试。作者表示，Sn₂PO₄I的双折射率大于等于0.664@546 nm，超过目前已报道硼酸盐、磷酸盐晶体的双折射率，是商业化双折射晶体YVO₄的2.2倍。理论计算分析表明，一致排列的[SnOI]多面体是其大双折射率的主要来源。并基于SCB模型分析了19例含Sn²⁺硼酸盐和磷酸盐中孤对电子对双折射率的贡献，该团队发现，Sn₂PO₄I的孤对电子化学立构活性更加明显，而且孤对电子排列方向较好。

　　作者认为，Sn₂PO₄I晶体除了具有大的双折射率，该晶体还具有较低的生长温度、良好的化学稳定性，有望在偏振器、光隔离器等光学器件中得到应用，为未来探索大双折射材料提供了可行有效的方法。该研究成果以“Sn₂PO₄I: An Excellent Birefringent Material with Giant Optical Anisotropy in Non π-Conjugated Phosphate”为题发表在《德国应用化学》期刊上（Angew. Chem. Int. Ed., 2021, DOI: 10.1002/anie.202111604）。

　　图(a) Sn₂PO₄I的晶体结构；(b) [PO₄]和[Sn₂O₄]形成的二维[Sn₂PO₄]∞层

　　（摘自中国科学院新疆理化技术研究所）