硼酸鹽晶體因其結(jié)構(gòu)類型豐富、物理化學(xué)性能優(yōu)良長期受到關(guān)注，并作為非線性、激光和熒光材料得到廣泛應(yīng)用。高質(zhì)量晶體的制備是硼酸鹽晶體應(yīng)用的關(guān)鍵。在硼酸鹽晶體材料制備研究中，熔體微觀結(jié)構(gòu)是最基礎(chǔ)的科學(xué)問題，它不僅關(guān)系到熔體的宏觀性質(zhì)，也是認(rèn)識晶體生長微觀過程的前提。但是，由于高溫熔體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，以及實(shí)驗(yàn)技術(shù)和理論分析方法的不完善，目前學(xué)界對于硼酸鹽熔體結(jié)構(gòu)的認(rèn)識仍然十分有限。 

　　近日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所激光中心晶體材料實(shí)驗(yàn)室萬松明研究員及其團(tuán)隊(duì)提出了通過硼酸鹽晶體結(jié)構(gòu)及其融化過程中的結(jié)構(gòu)變化來認(rèn)識硼酸鹽熔體結(jié)構(gòu)的新思路，并將密度泛函微擾理論應(yīng)用于熔體結(jié)構(gòu)分析，為硼酸鹽熔體結(jié)構(gòu)提供了新的研究方法。有關(guān)BiB3O6和Li2B4O7熔體結(jié)構(gòu)的研究工作相繼在國際晶體學(xué)期刊《晶體工程通訊》（CrystEngComm）上發(fā)表。審稿人認(rèn)為該研究提供了一種復(fù)雜熔體結(jié)構(gòu)研究的普適方法，是熔體結(jié)構(gòu)研究觀點(diǎn)和方法上的新突破。4月21日，Li2B4O7熔體結(jié)構(gòu)的研究又在《晶體工程通訊》上以封面文章刊出。 

　　萬松明等人通過高溫Raman光譜實(shí)驗(yàn)技術(shù)實(shí)時(shí)記錄了BiB3O6和Li2B4O7晶體在融化過程中的結(jié)構(gòu)變化信息，發(fā)現(xiàn)了硼酸鹽晶體在融化過程中硼原子的配位數(shù)由四配位向三配位轉(zhuǎn)變。根據(jù)熔體的Raman光譜特征，進(jìn)一步提出采用類聚合物硼氧鏈來描述BiB3O6和Li2B4O7熔體結(jié)構(gòu)的新觀點(diǎn)，并推衍出BiB3O6和Li2B4O7熔體的結(jié)構(gòu)基元分別為[B3O5Ø2/2]n和[B4O6Ø2/2]n。基于上述兩種結(jié)構(gòu)基元，他們利用CASTEP（Cambridge Sequential Total Energy Package）程序分別計(jì)算了BiB3O6和Li2B4O7熔體的Raman光譜，均獲得了與實(shí)驗(yàn)一致的結(jié)果。計(jì)算結(jié)果還對這兩種熔體的Raman振動峰進(jìn)行了精確指認(rèn)。上述觀點(diǎn)和方法為復(fù)雜體系熔體結(jié)構(gòu)的研究奠定了新基礎(chǔ)，有望推動高溫體系晶體生長基礎(chǔ)理論和實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展。 

　　該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)（No. 50932005）和面上（No. 51372246）項(xiàng)目的資助。

研究成果在《晶體工程通訊》上以封面文章刊出