Exceptional Solar‐Blind Birefringence Engineered by Complementary Hydrogen‐Bond Ordering of π‐Conjugated Units

双折射 材料科学 各向异性 极化(电化学) 光电子学 偶极子 二色性 二面角 光学 紫外线 分子 吸收(声学) 光学各向异性 超单元 化学物理 结晶学 限制 分子物理学 相(物质) 光子学 透明度(行为) 反铁电性 发色团 钒酸盐 微波食品加热 超分子化学
作者
Qianxi Hu,Junwei Feng,Long Chen,Minqiang Gai
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:: e75029-e75029
标识
DOI:10.1002/smll.75029
摘要

ABSTRACT Wide‐bandgap transparency and large optical anisotropy are mutually exclusive in most solar‐blind birefringent crystals, severely limiting the miniaturization of solar‐blind polarization optics. Here, we show that this long‐standing trade‐off can be broken by a complementary hydrogen‐bond co‐assembly strategy, in which interstitial water molecules act as directional locks to compress the dihedral angles between urea building blocks and align their dipole moments. This yields two crystals, C 2 H 5 N 3 O 2 and its hydrated derivative C 2 H 5 N 3 O 2 ·0.75 H 2 O, which deliver birefringence values of 0.224 and 0.283 at 546 nm while maintaining absorption edges of 210 and 202 nm in the solar‐blind ultraviolet region, respectively. The hydrated phase achieves a 2.5‐fold birefringence enhancement over pristine urea, overcoming the inherent anisotropy bottleneck of the classical hydrogen‐bonded network. Our findings establish a rational paradigm, from excellent structural units to the ordered arrangement of complementary weak bonds, and then to outstanding optical anisotropy, showing that weak interactions can actively regulate polar units to drive birefringence close to its theoretical limit, offering a widely applicable design platform for the next generation of solar‐blind photonic materials.
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