北京师范大学吴立明/陈玲课题组Angew：氢键“类点击反应”构建大双折射材料

学术 2024-11-23 11:13 广东

导读

双折射是指一束入射光进入各项异性晶体内部时，不同偏振方向的光线由于与介质的作用不同，会被分解为两束传播速度、传播方向均不相同的偏振光。双折射晶体利用这种独特性质，在光通信、传感器和信号处理器等领域具有重要的实际应用价值，是一类非常重要的光学材料。

π共轭结构基元, 具有特殊的平面几何结构，在平行π平面和垂直π平面两个方向上，电子波函数差异大，表现出较大的各向异性。因此，π共轭结构基元是一类重要的双折射晶体构筑单元。陈玲吴立明课题组前期研究工作发现：当π共轭结构基元（如氰尿酸根J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 16151–16159；或碳酸根Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 25063–25067）在晶体结构中共平面排列时，材料的双折射率便可实现最大化。因此，如何通过π共轭结构基元之间的相互作用的设计，使得它们在晶体堆积过程中实现共面排列，这是材料双折射率最大化的关键科学问题。

基于以上思考，近期北京师范大学陈玲、吴立明课题组提出：选取具有平面几何构型的氢键给体和氢键受体作为构筑单元，利用给受体之间氢键相互作用，形成氢键网络（这一过程可形象地称为氢键的“类点击反应”）。由于氢键网络对平面构筑单元的束缚作用达到共面性。（如上图b所示：plane 1被4个氢键束缚；同时plane 3被3个氢键束缚，因此这两类平面型构筑单元形成了2D层状结构，上图c）这一设想为后续设计合成大双折射材料提供了新思路。基于上述思想他们设计合成了4-羟基吡啶硝酸盐（(C5H6ON)+(NO3)–, 4HPN），该化合物表现了大双折射率，是含有相同阴离子或阳离子化合物中的最大值。

该材料结晶于1号手性空间群，理论和实验研究均表明该材料在546 nm下的双折射率最大值高达0.593，远大于一些典型的商业化双折射材料，例如 α-BaB2O4（0.142）,CaCO3（0.174）,YVO4（0.232）和TiO2（0.306）。此外，该材料还表现出较强的非线性光学响应强度，倍频响应强度约为KDP的10倍，激光损伤阈值为KDP的1.57倍。在900–1500 nm范围内其倍频响应强度均明显优于KDP。理论研究还揭示，(C5H6ON)+阳离子对倍频响应强度作主要贡献。

该研究近期以“Enhanced Coplanarity and Giant Birefringence in Hydroxypyridinium Nitrate via Hydrogen Bonding between Planar Donors and Planar Acceptors”为题，在《Angewandte Chemie International Edition》上发表，https://doi.org/10.1002/anie.202417579。北京师范大学化学学院、珠海先进材料研究中心为该工作第一完成单位，通讯作者为吴立明教授和陈玲教授。感谢中国科学院理化技术研究所林哲帅老师提供CASTEP理论计算方法。感谢国家自然科学基金、北师大高层次引进人才基金、化学学院、北京师范大学珠海自然高等研究院等的大力资助与支持。

来源：北京师范大学化学学院

http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzAwODA5MjQ3Ng==&mid=2653292679&idx=4&sn=481eae1d2596f0aa7f0dee7ce3e6d06a

化学加

业界明星号，投稿 gongjian@huaxuejia.cn；合成化学产业资源聚合服务平台，SixMol 仪器设备供应商；央视两次报道，化学加APP已编入大学教科书。

最新文章

【招聘】广州医科大学赵军锋课题组诚聘博士后

广州医科大学赵军锋课题组“炔酰胺缩合试剂的发现与进展”综述

仅需1分钟，抽取百份“Accepted!”抱枕！

Nat. Chem. | 中国科大黄汉民教授课题组建立烷基胺动态排序新范式——Huang-Complex应用研究取得重要进展

2024菠萝科学奖揭晓！10个脑洞超大的研究获奖了！

兰州大学研究团队在卤水战略元素精确识别与高效分离领域取得新进展

一篇JACS三篇Angew！中国石油大学（华东）孙道峰教授团队在晶态多孔吸附剂和分离膜研究方面取得系列进展

【求购报价】精细化学品、原料药、医药中间体、试剂样品求购、化合物定制

兰州大学舒兴中课题组JACS：钛催化天然糖苷C-OH键选择性自由基活化与C-糖基化反应

【招聘】诚聘化学领域青年学者、硕博研究生、博士后、科研助理、高级科学家、工程师、项目负责人

Angew | 兰州大学王育华教授团队在激光显示用红色发光材料的研究领域取得重要研究进展

西湖大学理学院张骊駻团队Chem. Sci.：模块型聚酮天然产物挖掘的代谢-基因组学策略

2024慕尼黑上海分析生化展圆满闭幕

Angew | 辽宁大学张思文、尹博思团队水系镁离子储能系统研究新进展

江南大学焦星辰教授/陈庆霞副教授再发Angew：界面工程诱导C−C偶联促进光还原空气浓度CO₂制C₂H₄

218人！2024年度化学领域“全球高被引科学家”名单

Nature！南京大学黄小强团队推动光酶领域到复杂多组分转化

西安交通大学大四本科生，独立一作发ACS Nano！

北京师范大学吴立明/陈玲课题组Angew：氢键“类点击反应”构建大双折射材料

广西大学徐传辉教授团队在橡胶基柔性功能复合材料研究领域取得重要进展

【分析检测】光谱、色谱、质谱、导热仪、环境、固废、食品、化妆品检测

化学加SixMol仪器设备：加热磁力搅拌器、旋蒸、隔膜真空泵、低温循环泵、洗瓶机

北京大学裴坚教授、上海交通大学张万斌教授荣获“宝钢优秀教师特等奖”

中国科大昨日连发两篇Nature，今日再发Science！

中山大学谭庚文课题组Nat. Chem.：室温稳定的三线态氮宾的分离与表征

总投资4.28亿元！重庆博圣制药原料药绿色化、智能化高端生产场地建设项目

揭牌！黔南州磷化工及新型储能材料产业技术高等研究院正式成立

ACS Catal.：浙江师范大学邓卫平团队双环[1.1.0]丁烷环加成反应构建氮杂双环[3.1.1]庚烷骨架领域新进展

【直播】19:00 | 南开大学化学学院王粉粉副教授：《核磁共振波谱：探索微观世界的慧眼》

【产品商城】化工原料、化学试剂、医药中间体、原料药、涂料染料、精细化学品

兰州大学2024年青年学者“黄河论坛”及兰州大学化学化工学院博士后青年学者分论坛

中国科大，同一天两篇Nature！

阜阳师范大学教师在光催化CO₂转化研究方面取得新进展

国家药监局通告50批次不符合规定化妆品

山东省精细化工产业高质量发展行动方案（2025—2027年）（征求意见稿）

【指南】注册入驻化学加网：精细化工医药产品、技术、招聘、求购、定制合成

冬天里的一股清流，大会获得单个企业过百万元的赞助！破纪录！

中国石油大学（华东）曾景斌课题组Angew：单体合成-框架组装一体化策略构筑同系拓扑HOFs用于全氟辛酸检测

西湖大学段乐乐团队Angew：无金属湿化学法合成石墨单炔及其衍生物

第四届天然产物合成和药物先进制造方法国际研讨会顺利举行

99人！第十八届中国青年科技奖颁奖

四川大学薛卫超课题组JACS：多层次手性Zn4L4金属有机笼的构建及应用

Nat. Commun. | 同济大学刘国锋课题组发现路径导向的手性反转调控新机制

天津理工大学叶宁教授团队Science Advances：磷属红外非线性光学晶体设计新策略

南方科技大学徐明华：铑(I)催化的烷基卡宾的不对称B-H插入

西安交大费强团队在低碳合成生物制造领域取得重要进展

广州医科大学阮志雄/胡新伟团队在电化学多肽修饰方面取得新进展

厦门大学郑南峰院士和秦瑞轩副教授团队在多相催化选择性加氢领域取得新进展

【直播】11月19-20日 | 2024年 Horizons 研讨会

Angew：铜催化C(sp³)-H α-乙酰化反应实现季碳中心的构建

分类

时事

民生

政务

教育

文化

科技

财富

体娱

健康

情感

旅行

百科

职场

楼市

企业

乐活

学术

汽车

时尚

创业

美食

幽默

美体

文摘

原创标签

时事社会财经军事教育体育科技汽车科学房产搞笑综艺明星音乐动漫游戏时尚健康旅游美食生活摄影宠物职场育儿情感小说曲艺文化历史三农文学娱乐电影视频图片新闻宗教电视剧纪录片广告创意壁纸头像心灵鸡汤星座命理教育培训艺术文化金融财经健康医疗美妆时尚餐饮美食母婴育儿社会新闻工业农业时事政治星座占卜幽默笑话独立短篇连载作品文化历史科技互联网

发布位置

广东北京山东江苏河南浙江山西福建河北上海四川陕西湖南安徽湖北内蒙古江西云南广西甘肃辽宁黑龙江贵州新疆重庆吉林天津海南青海宁夏西藏香港澳门台湾美国加拿大澳大利亚日本新加坡英国西班牙新西兰韩国泰国法国德国意大利缅甸菲律宾马来西亚越南荷兰柬埔寨俄罗斯巴西智利卢森堡芬兰瑞典比利时瑞士土耳其斐济挪威朝鲜尼日利亚阿根廷匈牙利爱尔兰印度老挝葡萄牙乌克兰印度尼西亚哈萨克斯坦塔吉克斯坦希腊南非蒙古奥地利肯尼亚加纳丹麦津巴布韦埃及坦桑尼亚捷克阿联酋安哥拉