無機稀土化合物具有獨特的光學、電學和磁學特性，在發光材料、非線性光學、磁性及催化等領域應用廣泛。與三價、四價稀土離子相比，二價稀土離子具有特殊的電子構型，是發光材料與稀土化學的研究熱點。但是，由于二價稀土離子的化學不穩定性，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展。
中國科學院新疆理化技術研究所研究人員利用八面體和四面體組成的風車狀結構框架，在硫屬化合物中成功穩定了二價稀土離子，設計并制備出9例新的二價稀土硫屬化合物REIIBII6CIII6QVI16。該化合物結晶于非中心對稱的P6空間群。在[BIIQ6]八面體和[CIIIQ4]四面體組成風車狀結構框架中，二價稀土離子以獨特的[RE2+Q6]三棱柱構型被穩定在結構孔道中。上述結構中的原子取代/共取代沒有引起晶體結構變化，表明該風車狀孔道結構具有很好的結構彈性和穩定性。光學性能測試發現，該系列二價稀土硫屬化合物具備發光和非線性光學響應的雙重功能特性。其中，PrMg6Ga6S16是具有發光特性的穩定二價鐠基硫屬化合物，證實了Pr2+用于無機硫屬發光材料設計的可行性。同時，LaMg6Ga6Se16表現出1.5×AgGaS2的強非線性光學響應和3×AgGaS2的高激光損傷閾值。
上述成果豐富了稀土化學的學科內容，并為后續新型二價稀土功能材料設計提供了借鑒。
相關研究成果發表在《創新·材料》（The Innovation Materials）上。研究工作得到國家自然科學基金、中國科學院戰略性先導科技專項及新疆維吾爾自治區自然科學基金等的支持。
論文鏈接：https://doi.org/10.59717/j.xinn-mater.2024.100118
PrMg6Ga6S16晶體結構
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