深紫外非线性光学晶体通过非线性光学效应改变激光频率，输出波长短于200 nm的深紫外激光，是全固态深紫外激光源的核心材料，在深紫外激光光刻、半导体芯片缺陷检测、高端科研装备等领域有重要的应用价值。近年来，新型深紫外非线性光学晶体材料的研究取得了系列进展，涌现出若干具有应用前景的候选材料。本文着重介绍基于实验测得的折射率，相位匹配波长达到深紫外区的晶体材料，综述其在材料设计、晶体制备、基本性能和结构-性能关系等方面的研究进展，探讨了实用化深紫外非线性光学晶体材料的发展趋势。

随着激光玻璃及光功能玻璃应用需求的快速增长，对光功能玻璃在光学性能和机械性能的要求越加趋向于多元化，而玻璃结构的不确定性和组分连续可调的特性阻碍了新型光功能玻璃材料的快速研发，为了摆脱传统的“试错型”设计模式，缩短玻璃材料开发的成本与周期，提升玻璃材料设计与制备过程的可预测性，“材料基因组计划”应运而生。“材料基因组计划”将高性能计算、数据和实验相结合，根据材料的组分对材料的特性进行定量地准确预测，从而指导新型材料的设计与开发。本文归纳并总结了目前应用于激光玻璃及光功能玻璃领域中的“材料基因工程”的不同理论与建模流程，分为基于物理定义推导的物理性方法、对实验数据进行统计分析的经验性方法、理论和经验相结合的理论-经验结合法。在此基础上，从激光玻璃和光功能玻璃材料出发，重点介绍“材料基因工程”在该领域的最新进展，并对未来的发展方向进行了展望。

光催化技术是一种将太阳能转换为化学能的新技术，基于该技术可利用半导体光催化材料实现光催化分解水制氢、二氧化碳还原制备有机物、降解有机污染物等，是解决未来能源和环境问题的潜在途径之一。然而，作为光催化技术的核心，光催化材料面临着光吸收范围窄、光生载流子分离效率低等问题，这些问题严重制约着光催化能量转化效率及其实际应用。针对制约光催化材料活性的关键科学问题，近年来本课题组从晶体学基本原理出发，基于半导体材料结构与性能的关系，通过对半导体材料的晶体结构、电子结构、微结构参数进行设计与调控，探索制备了一系列具有宽光谱响应范围、高载流子分离效率的新型高效光催化材料，为设计制备新型高效光催化材料提供了一些新的设计思路和材料制备方法。

有机自由基由于存在未配对或弱成键电子, 因而具有独特的基态开壳电子结构。这类开壳电子结构的分子体系可展示出特殊的物理性质, 如近红外吸收、非线性光学响应、可逆电子氧化还原、磁学性质等, 有望成为下一代光电磁信息功能材料。然而, 绝大多数自由基在光激发态下以非辐射方式释放能量, 从而表现为弱发光或不发光。近年来, 以三芳基甲基自由基衍生物为代表的双线态自由基发光体逐渐引起研究者的关注, 其红光发射的荧光量子产率可达到90%以上, 且成功地应用于有机电致发光器件(OLED)。自由基发光体是在基态和激发态均具备自由基特征的新型分子体系, 其分子结构设计与发光性质调控是该领域的关键难题。在已报道的仅有的少数发光自由基的基础上, 人们更多地期待获得性能优异、可选择性调色的多种类发光自由基及其作为功能材料的潜在应用。本文总结了发光自由基的分子结构、物理性质和构效关系, 以及激发态发光机制与自由基非辐射跃迁抑制机理等, 讨论了目前的研究现状和未来的研究挑战。

合成了一种具有深的HOMO (-6.15 eV)分子轨道和高三线态能级(T1, 2.82 eV)的新型化合物10-(2-螺-9,9′-氧杂蒽芴基)吩噻嗪(SFXPz)。因其宽的能带结构(Eg,4.22 eV)和深的HOMO能级而有望制备高效蓝色有机电致磷光器件。热重分析和差热扫描曲线表明, 该化合物具有良好的热稳定性(Td,259 ℃)和高的形态稳定性(Tg,206 ℃)。完全相互分离的HOMO和LUMO轨道有利于阻止分子内能量反转。SFXPz的紫外吸收峰分别位于230,260,292和310 nm左右; 其荧光光谱两个发射峰分别位于311, 324 nm左右。此外, 该化合物的分子结构经LC-MS、1H NMR和13C NMR进行了详细表征。

基于结构性能定量关系研究思路, 把理化性质参量折射率和密度与物质结构参量摩尔折射度以及成分参量掺硼量联系起来, 构建了反映物质结构、成分与性质之间关系的数学模型, 模拟计算掺硼应力棒中掺硼量.通过实验数据计算出了B2O3和SiO2在掺硼应力棒中的摩尔折射度分别为10.546 13和7.373 32.对该数学模型和计算结果进行了验证, 掺硼量计算值与实测值的相对误差在0.5%以内, 表明该数学模型的精度高, 能够满足生产实践中掺硼应力棒中掺硼量的估算.

主要研究航空常用材料TiAl合金激光冲击强化效果，当激光诱导产生的冲击波大于TiAl合金的动态屈服强度时，材料表面发生塑性变形，并引入大量的位错等晶体缺陷，从而达到表面强化的目的。通过调整激光冲击的次数和激光的能量等因素，得到不同工艺参数下TiAl合金的显微硬度和表面粗糙度。对其微观结构进行透射电镜观察，并与未进行冲击的试样进行对比分析，可以看出激光冲击强化可以有效地提高受冲击表面的位错密度，当位错运动受阻形成位错线的塞积，导致位错缠结；位错受到晶界的阻碍在晶界堆积，形成位错墙，位错墙与位错缠结最终导致亚晶界的形成，为后期晶粒细化做准备，通过分析激光冲击强化机制，揭示了位错密度是材料表面力学性能提高的本质。