高质量晶体的制备是硼酸盐晶体应用的关键。在硼酸盐晶体材料制备研究中，熔体微观结构是最基础的科学问题，它不仅关系到熔体的宏观性质，也是认识晶体生长微观过程的前提。但是，由于高温熔体结构的复杂性，以及实验技术和理论分析方法的不完善，目前学界对于硼酸盐熔体结构的认识仍然十分有限。

近日，安徽光机所激光中心晶体材料实验室万松明研究员及其团队提出了通过硼酸盐晶体结构及其融化过程中的结构变化来认识硼酸盐熔体结构的新思路，并将密度泛函微扰理论应用于熔体结构分析，为硼酸盐熔体结构提供了新的研究方法。有关BiB₃O₆和Li₂B₄O₇熔体结构的研究工作相继在国际著名晶体学期刊《CrystEngComm》（《晶体工程通讯》）上发表。其中，BiB₃O₆熔体的研究结果被审稿人认为：提供了一种复杂熔体结构研究的普适方法，是熔体结构研究观点和方法上的新突破。4月21日，Li₂B₄O₇熔体结构的研究又在《CrystEngComm》上以封面文章刊出。

万松明等人通过高温Raman光谱实验技术实时记录了BiB₃O₆和Li₂B₄O₇晶体在融化过程中的结构变化信息，发现了硼酸盐晶体在融化过程中硼原子的配位数由四配位向三配位转变。根据熔体的Raman光谱特征，进一步提出采用类聚合物硼氧链来描述BiB₃O₆和Li₂B₄O₇熔体结构的新观点，并推衍出BiB₃O₆和Li₂B₄O₇熔体的结构基元分别为[B₃O₅Ø_2/2]_n和[B₄O₆Ø_2/2]_n。基于上述两种结构基元，他们利用CASTEP（Cambridge Sequential Total Energy Package）程序分别计算了BiB₃O₆和Li₂B₄O₇熔体的Raman光谱，均获得了与实验一致的结果。计算结果还对这两种熔体的Raman振动峰进行了精确指认。上述观点和方法为复杂体系熔体结构的研究奠定了新基础，有望推动高温体系晶体生长基础理论和实验技术的发展。

该研究工作得到了国家自然科学基金重点（No. 50932005）和面上（No. 51372246）项目的资助。

 

论文地址：

http://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2013/ce/c2ce26742j

http://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2014/ce/c3ce42544d

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背景资料

硼酸盐晶体：因其结构类型丰富、物理化学性能优良长期受到关注，并作为非线性、激光和荧光材料得到广泛应用。