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    無機稀土化合物具有獨特的光學、電學和磁學特性，在發(fā)光材料、非線性光學、磁性及催化等領域具有廣泛的應用。與三價、四價稀土離子相比，二價稀土離子具有獨特的電子構(gòu)型，是近年來發(fā)光材料及稀土化學研究的一個熱點。但由于二價稀土離子的化學不穩(wěn)定性，無機二價稀土化合物的研究進展緩慢，阻礙了二價稀土基無機光電功能材料的發(fā)展。

　　在中國科學院先導專項、國家自然科學基金及新疆維吾爾自治區(qū)自然科學基金等的資助下，中國科學院新疆理化技術研究所晶體材料研究中心研究人員利用八面體和四面體組成的風車狀結(jié)構(gòu)框架在硫?qū)倩衔镏谐晒Φ胤€(wěn)定了二價稀土離子，設計并制備出9例新的二價稀土硫?qū)倩衔颮EIIBII6CIII6QVI16。上述化合物結(jié)晶于非中心對稱的P6空間群。在[BIIQ6]八面體和[CIIIQ4]四面體組成風車狀結(jié)構(gòu)框架中，二價稀土離子以獨特的[RE2+Q6]三棱柱構(gòu)型被穩(wěn)定在結(jié)構(gòu)孔道之中，如圖1所示。值得一提的是，上述結(jié)構(gòu)中的原子取代/共取代沒有引起晶體結(jié)構(gòu)的變化，表明該風車狀孔道結(jié)構(gòu)具有很好的結(jié)構(gòu)彈性和穩(wěn)定性。光學性能測試表明該系列二價稀土硫?qū)倩衔锞邆浒l(fā)光和非線性光學響應的雙重功能特性（圖2）。其中，PrMg6Ga6S16是一例具有發(fā)光特性的穩(wěn)定二價鐠基硫?qū)倩衔?，證實了Pr2+用于無機硫?qū)侔l(fā)光材料設計的可行性。此外，LaMg6Ga6Se16表現(xiàn)出1.5×AgGaS2的強非線性光學響應和3×AgGaS2的高激光損傷閾值。這一結(jié)果豐富了稀土化學，為后續(xù)新型二價稀土功能材料的設計提供了借鑒。該研究成果發(fā)表在《創(chuàng)新·材料》上（The Innovation Materials,2025,3,100118）。

圖1 PrMg6Ga6S16的晶體結(jié)構(gòu)：（A）Pr、Ga和Mg原子的配位環(huán)境；（B-C）沿a和c方向觀察的[GaS3]和[Ga(2)Ga(3)S5]鏈；（D）風車狀的[Mg3Ga3S24]基團；（E）[Mg6Ga6S16]框架；（F）從ab方向觀察的[PrS6]多面體排列形狀；（G）從c方向觀察的PrMg6Ga6S16三維結(jié)構(gòu)。

圖2 REIIBII6CIII6QVI16的光學性質(zhì)：（A-C）LaMg6Al6S16、CeMg6Ga6S16和PrMg6Ga6S16的熒光光譜；（D）LaMg6Al6S16與典型RE3+摻雜化合物發(fā)射峰半峰寬的統(tǒng)計分析；（E-F）REIIMg6CIII6Q16的實驗帶隙及倍頻強度與粒徑的關系。