东南大学在分子铁电研究领域取得系列进展
更新日期：2017-12-20铁电材料由于其独特的自发极化特性，在压电、光伏、逻辑、存储等应用中都具有重要的价值。近年来，针对具有铁电性的分子材料的研究逐渐成为化学、材料、物理学的研究重点之一。分子铁电材料具有结构多样、性质设计便捷、性能调控容易、成膜成本低、大规模制备成本低、柔性好、可降解等多种优势。
近日，东南大学熊仁根教授团队、游雨蒙教授课题组在分子铁电研究领域取得系列进展，2017年已在国际相关顶级期刊上发表了论文十余篇，包括《科学》（Science）1篇、《物理评论快报》（Phys. Rev. Lett.）1篇、《美国化学会志》（J. Am. Chem. Soc.）7篇、《先进材料》（Adv. Mater.）1篇、《自然·通讯》（Nat. Commun.）2篇,《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed.）1篇等。
其中一些成果如下：
1.构造出了具有类似BTO的钙钛矿结构和相变特性的三甲基氯甲基铵氯酸锰（II）盐（TMCM-MnCl3）、三甲基氯甲基铵氯酸镉盐（TMCM-CdCl3）这两种多轴铁电体。通过对薄膜样品的制备，还成功地观测到了厚度仅有数微米的分子铁电薄膜中的铁电翻转和压电效应（An organic-inorganic perovskite ferroelectric with large piezoelectric response, Science, 2017, DOI: 10.1126/science.aai8535）。详见国家自然科学基金委 报道
2. 发现具有最高居里温度及最快极化反转速度的多重极轴分子铁电体（A Multiaxial Molecular Ferroelectric with Highest Curie Temperature and Fastest Polarization Switching, J. Am. Chem. Soc., 2017, 139, 13903–13908, DOI: 10.1021/jacs.7b07715）。
3. 对奎宁高铼酸盐（HQReO4）多晶薄膜中的室温铁电性和极化旋转进行观测。作者使用微观压电力显微镜（PFM），在298 到367 K的温度区间内首次观察到其铁电性能。密度函数理论（DFT）模拟计算揭示了室温下铁电的来源，其归因于HQ（质子化奎宁）和ReO4—的协同翻转效应（Visualization of room-temperature ferroelectricity and polarization rotation in the thin film of quinuclidinium perrhenate, Phys. Rev. Lett., 2017, DOI: 10.1103/PhysRevLett.119.207602）。详见材料牛网报道
4. 报道了高氯酸胍这一新型分子铁电体，顺电-铁电相变温度高达181 ℃（454 K），大大超越了传统的陶瓷铁电体钛酸钡（BTO）。另外，通过对极轴特性进行设计和优化，具有四重铁电极轴的高氯酸胍首次在冷压粉末压片样品中观测到了宏观压电性（A Molecular Polycrystalline Ferroelectric with Record-high Phase Transition Temperature, Adv. Mater., 2017, 29, 1700831, DOI: 10.1002/adma.201700831）。详见东南大学官网报道
5. 报道一种单分子的无铅铁电三甲基胺三溴化锰(II)二元体系（TMBM-MnBr3），作者发现了TMBM-MnBr3薄膜优异的压电性能（Large Piezoelectric Effect in a Lead-Free Molecular Ferroelectric Thin Film, J. Am. Chem. Soc., 2017, 139, 18071–18077, DOI: 10.1021/jacs.7b10449）。详见材料牛网报道
该课题组2017年重要科研论文如下：
Science(2017) 357, 306；Phys. Rev. Lett.(2017, 119, 207602)；J. Am. Chem. Soc.(2017) 139, 1319，(2017) 139, 3954，(2017) 139, 6369，(2017) 139, 13903，(2017) 139, 10897，(2017) 139, 8752，(2017) 139, 18071；Adv. Mater.(2017) 29, 1700831；Nat. Commun. (2017) 8, 14934，(2017) 8, 14551；Angew. Chem. Int Ed. (2017) 56, 14052。
TMCM-MnCl3的微观铁电/压电特性，图来源：Science, 2017, 357, 306
图来源：J. Am. Chem. Soc., 2017, 139, 13903–13908
图来源：Phys. Rev. Lett., 2017, 119, 207602
a)高氯酸胍在顺电相（红色框架）和铁电相（黑色框架）的结构示意图。b）变温SHG光谱表明了在454 K样品相变时发生的中心对称破缺行为。
c）粉末压片后的扫描电镜照片，压片样品表面平整；内嵌小图为粉末颗粒的电镜照片，标尺为50微米。d）粉末压片样品上测量所得的电滞回线，展示出优良的铁电性质。图来源：Advanced Materials/东南大学
图来源：J. Am. Chem. Soc., 2017 139, 18071