杂化玻璃陶瓷（玻璃基质嵌入有序微晶的新兴功能材料）因结构可调、光学性能优异，在光通信、信息存储等领域潜力显著，是新一代集成光子器件核心候选。但现有体系局限于单一光学功能（如光致发光、倍频信号），制约了多功能器件的微型化与集成化。面对光子集成技术对材料多功能一体化的迫切需求，开发兼具发光与非线性光学多通道功能的新型杂化玻璃陶瓷并建立可预测分子设计策略，是下一代光电子技术发展的重要挑战。

张伟雄教授课题组长期致力于多离子杂化晶体组装及其功能拓展研究，在该类晶体的可控相态变化、含能材料等领域取得系列成果（JACS2017, 139, 6369；JACS2017, 139, 8086；JACS2019, 141, 5645；JACS2020, 142, 16990；JACS2023, 145, 13663；Angew. Chem. Int. Ed.2018, 57, 8032; Angew. Chem. Int. Ed.2022, 61, e202110082；Nat. Commun.2020, 11, 2752）。近年来，团队着力于在分子设计层面调控玻璃化与重结晶的竞争关系，探索新型杂化玻璃陶瓷，开发出杂化季磷盐极性玻璃陶瓷（Angew. Chem. Int. Ed.2023, 62, e20221890），并提出烷基链调控策略以延缓重结晶速率，成功制备出杂化季铵盐极性玻璃陶瓷（Sci. China Chem.2025, 68, 4141），为多功能杂化玻璃陶瓷材料的理性设计与制备奠定了坚实基础。

图1. 基于单双核配位单元的杂化玻璃及玻璃陶瓷设计

图2. 极性杂化玻璃陶瓷的双光学通道功能

基于上述研究积累，团队近期以“单双核结构基元调控”策略，成功设计并构筑了两例锑基杂化晶体(PPTPP)₂[Sb₂Br₈]与(PPTPP)₂[SbBr₅] (PPTPP⁺为(3-苯丙基)三苯基磷)。前者具有中心对称的“跷跷板”型[Sb₂Br₈]双核结构（空间群C2/c），未观察到光致发光；而后者以四方锥形[SbBr₅]单核为结构基元，结晶于极性空间群P2₁，展现出鲜明的橙红色发光。两种晶体均具备优异的热稳定性（分解温度552 K），并可在加热-冷却循环过程中实现“晶态-液态-玻璃态”的转变，二者熔融温度分别为445 K与484 K，玻璃化转变温度分别为331 K与340 K。尤为重要的是，(PPTPP)₂[SbBr₅]的玻璃态在383 K附近发生重结晶。利用这独特的特性，团队成功制备了其极性玻璃陶瓷薄膜。该薄膜无需极化处理，即表现出显著增强的二次谐波产生信号，强度分别为多晶样品与参照KDP的12.8倍与6.6倍；同时，该薄膜发射中心位于691 nm的红色发光，其波长介于晶态（675 nm）与玻璃态（717 nm）之间，从而在同一材料中实现了双光学通道的功能输出。

该工作首次在杂化玻璃陶瓷体系中实现光致发光与二次谐波产生的一体化，既揭示了“单双核结构基元调控”策略对分子间相互作用、晶体堆积模式，乃至相变行为与发光性能的关键调控作用，也为新一代多通道功能光学材料的发展开辟了新路径。

相关研究成果发表在国际知名期刊Angewandte Chemie International Edition上，张伟雄教授为论文通讯作者，2022级博士研究生韩定冲为论文第一作者。特别感谢国家自然科学基金和广东省功能分子工程基础研究卓越中心等项目的资助。

论文信息：Ding-Chong Han, Ya-Nan Fan, Shuai Chen, Yu Wang, Zhou-Yu Fu,Zi-Luo Fang, and Wei-Xiong Zhang*.Achieving Combined Photoluminescence and SHG in a New Polar Hybrid Glass-Ceramic with Square-Pyramidal [SbBr₅] Units. Angew. Chem. Int. Ed., 2025,e18787.

论文链接：//doi.org/10.1002/anie.202518787