一种晶体材料及其制备方法和应用

技术领域

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。

背景技术

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。

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-BaB

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。

发明内容

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1020nm下的双折射率为0.2545。本发明提供的双折射晶体材料2(C

一种晶体材料，所述晶体材料的化学式为2(C

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(C

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。

可选地，C

(PF

该晶体材料含有π共轭构筑单元(C

可选地，所述晶体材料为单晶结构。

可选地，所述晶体材料属于单斜晶系，空间群为P2

可选地，所述晶体材料的晶胞参数如下：

α＝90°，β＝103.664°，γ＝90°。

可选地，所述晶体材料经第一性原理计算在1020nm处具有0.240～0.260的双折射率。

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。

上述所述的晶体材料的制备方法，包括以下步骤：

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；

所述三聚氰胺与所述六氟磷酸根化合物的摩尔比为3：1～4：1；

所述三聚氰胺与水的摩尔体积比为1mmol：25mL～1mmol：35mL。

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3：1、3.1：1、3.2：1、3.3：1、3.4：1、3.5：1、3.6：1、3.7：1、3.8：1、3.9：1、4：1中的任意值或任意两者之间的范围值。

可选地，所述三聚氰胺与水的摩尔体积比独立地选自1mmol：25mL、1mmol：27mL、1mmol：30mL、1mmol：32mL、1mmol：35mL中的任意值或任意两者之间的范围值。

可选地，所述六氟磷酸根化合物选自LiPF

可选地，反应的条件如下：

温度为40℃～90℃；

时间为30min～60min。

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。

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。

根据本申请的第三个方面，提供了一种晶体材料的应用。

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。

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；

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。

本申请能产生的有益效果包括：

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1020nm下的双折射率为0.2545；本发明提供的双折射晶体材料2(C

附图说明

图1是实施例1-3所得到的2(C

图2是实施例1-3所得到的2(C

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

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。

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。

本申请的实施例中分析方法如下：

晶体结构数据采用Rigaku ROD,Synergy Custom system型号的四圆衍射仪测试，波长为Ga Kα射线

晶体的双折射率数据通过第一性原理计算得到。采用Materials Studio8.0软件计算，设置参数均采用默认值未作进一步调整。

实施例1

水溶液法制备2(C

1)将3mmol三聚氰胺，1mmol六氟磷酸钠，溶解于装有35mL水的干净烧杯中，并将溶液pH值调节至弱酸性；

2)将上述混合水溶液放置于磁力搅拌器上加热至60摄氏度，并在加热过程中不断搅拌60min。而后放置于室温下冷却结晶，三五天后大量无色的透明单晶出现。

3)将步骤2)得到的晶体用纯净水洗涤后自然烘干，将实施例1得到的样品放置在四圆衍射仪上进行衍射数据的收集，经软件还原、精修数据后所得到的晶体结构如图1所示。

4)将步骤3)得到的单晶数据用第一性原理计算，由第一性原理计算显示化合物具有较大的双折射率。在1020nm处的双折射率为0.2545。

实施例2

水溶液法制备2(C

1)将3.5mmol三聚氰胺，1mmol六氟磷酸钾，溶解于装有30mL水的干净烧杯中，并将溶液pH值调节至弱酸性；

2)将上述混合水溶液放置于磁力搅拌器上加热至50摄氏度，并在加热过程中不断搅拌45min。而后放置于室温下冷却结晶，三五天后大量无色的透明单晶出现。

3)将步骤2)得到的晶体用纯净水洗涤后自然烘干，将实施例2得到的样品放置在四圆衍射仪上进行衍射数据的收集，经软件还原、精修数据后所得到的晶体结构如图1所示。

4)将步骤3)得到的单晶数据用第一性原理计算，由第一性原理计算显示化合物具有较大的双折射率。在1020nm处的双折射率为0.2545。

实施例3

水溶液法制备2(C

1)将3mmol三聚氰胺，1mmol六氟磷酸锂，溶解于装有25mL水的干净烧杯中，并将溶液pH值调节至弱酸性；

2)将上述混合水溶液放置于磁力搅拌器上加热至80摄氏度，并在加热过程中不断搅拌30min。而后放置于室温下冷却结晶，三五天后大量无色的透明单晶出现。

3)将步骤2)得到的晶体用纯净水洗涤后自然烘干，将实施例3得到的样品放置在四圆衍射仪上进行衍射数据的收集，经软件还原、精修数据后所得到的晶体结构如图1所示。

4)将步骤3)得到的单晶数据用第一性原理计算，由第一性原理计算显示化合物具有较大的双折射率。在1020nm处的双折射率为0.2545。

实施例4偏振棱镜

将实施例1-3所得的任意的2(C

以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。