红外双折射晶体是激光器、偏振光学器件和量子通信系统的核心材料，其性能直接影响光学仪器的精度与效率。然而，该领域长期存在一个根本性矛盾：高双折射率(Δn)与宽中远红外透光范围(2.5–25 μm)难以兼得，传统材料始终无法突破这一“鱼与熊掌”的困境。广泛研究的氧化物/有机杂化晶体虽具高Δn，却因金属-氧键振动在中远红外波段强烈吸收；传统硫属化合物虽能覆盖宽红外波段，但高度对称的四面体结构往往导致Δn过低，无法满足高精度光学需求。

中国科学院福建物质结构研究所的朱起龙和林华团队针对这一挑战，开创性提出“异三硫属工程”策略，首次将S、Se、Te三种不同硫属元素集成于单一功能基元[TeSeS₂]²⁻，成功合成出BaTeSeS₂晶体。该材料实现两大性能的协同突破：(1)超高Δn(0.55 @ 550 nm)，较母体材料BaTeS₃提升284%，远超商用双折射材料；(2)超宽红外透过范围(0.5–25 μm)，完全覆盖中远红外大气窗口，性能优于AgGaS₂等经典材料。该成果成功破解了中远红外材料领域长期存在的“高双折射率与宽透光范围不可兼得”这一关键科学难题。

理论计算揭示，BaTeSeS₂的卓越性能源于三种关键机制的协同作用：(1)立体化学活性孤对电子(SCALP)效应：Te⁴⁺的孤对电子导致电子云高度局域化(ELF > 0.8)，打破结构对称性；(2)键长调控增强晶格畸变：Se原子半径比S更大，弱键合特性使晶格畸变显著增强(畸变指数ΔR提升2.68倍)；(3) 对称性破缺定向放大极化率：基元对称性从[TeS₃]^2–的C_3V降至[TeSeS₂]^2–的C_s，实现光学各向异性的精准调控。

本研究通过创制首例异三硫属[TeSeS₂]^2–功能基元，成功构建了中远红外双折射晶体材料设计的新范式。该成果不仅在原子尺度实现了光学各向异性的定向调控，而且为新一代高精度红外偏振器件、量子通信系统的光子操控以及深空探测光学系统等尖端技术领域，提供了具有变革意义的材料解决方案。

[TeSeS₂]^2–: The First Heterotriple-Chalcogenide Motifs Decode Giant Mid-Far Infrared Birefringence

Bo Zhang, Wei-Qi Huang, Jia-Xiang Zhang, Prof. Xin-Tao Wu, Prof. Hua Lin,  Prof. Qi-Long Zhu

朱起龙研究员和林华研究员为该论文的共同通讯作者，国科大博士研究生张博为第一作者，中国科学院福建物质结构研究所为论文第一单位。

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202508555