硫卤化物（chalcohalide）的主要物理性能，是由其结构单元—混合配体[MCh4−xXx]四面体在三维空间中的连接方式与堆积构型所决定，直接调控材料的晶体结构，晶格对称性、化学键极性、折射率、红外透过范围、光学损耗、带隙宽度、非线性光学系数、热导率与热稳定性等关键物化性能。这类材料在光通信、红外遥感、医学放射诊断、红外成像，安防检测、光电器件、自旋电子器件等领域具有广阔的应用前景。
然而有趣的是，目前已知约95%的硫卤化物配位结构均呈现富硫属特征（Ch-rich，0 ≤ X/Ch ≤ 1），即结构单元中硫属配体数量大于卤素配体。因此，卤素本身所具备的高电负性、大离子半径、大可极化性等独特性能优势，未能在现有硫卤化物体系中得到充分发挥与利用。与此同时，这一结构分布特征也使得学界普遍形成富卤素型（X-rich， X/Ch > 1）硫卤化物相稳定性差的固有认知与刻板见解。
近期，武汉纺织大学全国重点实验室吴立明、陈玲教授团队研究揭示，该现象并非源自X-rich型硫卤化物本征结构的不稳定性，实则由双重“合成陷阱”共同导致：（1）热力学择优效应：常用卤化物起始物AaXb（A为碱金属、碱土金属及稀土金属）普遍熔点偏高，合成反应需在500 °C以上高温条件下进行；高温条件下X-rich型硫卤化物容易自发分解成Ch-rich化合物。（2）化学计量比约束：传统合成方法中，喜欢采用金属硫化物为原料，这往往使得硫属离子Ch2–普遍过量，满足molCh > molX，而卤素离子X–配位能力弱于Ch2–，这使得卤素离子只能少量参与金属配位，无法获得X-rich型硫卤化物。双重效应相互叠加，导致富卤素构型硫卤化物的配位化学长期难以拓展，极大制约了此类新材料体系的创新研究与应用开发。
针对这一传统合成法的瓶颈，吴立明、陈玲教授团队创新提出“富卤素低温合成策略”，成功突破传统合成方法的技术局限，在国际上首次制备出一系列新型富卤素硫属卤化物材料，其中Rb4Ga4Se3Cl10和Cs4Ga4Se3Cl10，创下非线性光学硫卤化物材料中最高的卤素/硫属元素（X/Ch）比值纪录，该比值高达2.0，显著突破了现有材料的性能瓶颈。该研究不仅系统揭示了异配体[MCh4−xXx]单元随X/Ch比例降低的演变规律—即从0D二聚体、三聚体逐步向1D无限链及2D层状结构有序演变，更揭示X-rich型硫卤化物与Ch-rich硫卤化物材料比较，具有更宽的带隙，更强的极化能力及更高的激光损伤阈值。这使得我们合成的化合物Cs4Ga4Se3Cl10表现出强劲倍频响应（4.27 × AgGaS2 @ 1570 nm）、宽光学带隙（4.05 eV）、适中的双折射率（0.066 @ 546 nm）以及已知NLO硫属卤化物中最高的LIDT（50 × AgGaS2）。该研究丰富了富卤素硫卤化物的合成理论与材料体系，创新地提供了高性能红外 NLO晶体的全新合成路径。
近日，该成果以“Halogen-Rich Design Strategy: Rational Synthesis of High-Performance Tetrahedron-Based Chalcohalides for Advanced Infrared Optical Materials”为题在国际顶级期刊Angewandte Chemie International Edition接收发表。（链接：doi.org/10.1002/anie. 1027667）北京师范大学、武汉纺织大学是共同通讯署名单位，第一作者是北师大23级博士研究生赵文礼，通讯作者是纺织新材料与先进加工全国重点实验室吴立明和陈玲教授。
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