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牛!东南大学熊仁根教授团队的第三篇Science:全有机三维钙钛矿铁电材料!

牛!东南大学熊仁根教授团队的第三篇Science:全有机三维钙钛矿铁电材料!

第一作者:Heng-Yun Ye, Yuan-Yuan Tang, Peng-Fei Li

通讯作者:熊仁根教授,游雨蒙教授

通讯单位:东南大学

 

前言:

北京时间2018年7月13日凌晨,Science在线发表了东南大学熊仁根教授团队在全有机三维钙钛矿铁电材料中的突破性进展,这是熊仁根教授团队在东南大学发表的第三篇Science,也是游雨蒙教授在东南大学发表的第二篇Science,祝贺!

 

精彩回顾:

首先让我们回顾一下熊仁根教授团队的前两篇Science:

牛!东南大学熊仁根教授团队的第三篇Science:全有机三维钙钛矿铁电材料!

2013年,熊仁根教授团队合成了一种新型的铁电体,二异丙胺溴盐,它不含任何有毒重金属,而且可以在50 oC的水溶液中合成,是一种绿色环保和可持续发展的一类新型材料。该晶体克服了现在通用的ABO3型含铅陶瓷类铁电体在生产过程中的耗能和环境污染问题,而同时又具有较高的居里温度和与钛酸钡媲美的饱和极化值,成为一种令人振奋的分子型铁电晶体材料。

牛!东南大学熊仁根教授团队的第三篇Science:全有机三维钙钛矿铁电材料!

2017年,熊仁根,游雨蒙教授团队为解决分子材料的压电性这一世纪难题带来了曙光,他们通过系统的研究,创新性的发现了一类具有优异压电性能的分子铁电材料。这种新型分子铁电材料不但秉承了分子材料的种种优势,同时首次在压电性能上达到了传统压电陶瓷的水平,标志着我国在分子材料领域又一次走在了世界前列。

 

本文亮点:

而今天发表的这篇Science首次报道了 A(NH4)X3结构的全有机三维钙钛矿铁电材料。这种材料的制备得益于熊仁根教授团队开发的分子设计策略,他们合成了总计23种不同结构的A(NH4)X3型有机铁电材料。其中,MDABCO–NH4I3 (MDABCO is N -methyl- N’ -diazabicyclo[2.2.2]octonium) 这种材料具有高的相变温度(448 K)和饱和极化强度(Ps=22 mC/cm2),可与传统无机铁电材料BaTiO3(BTO)相比拟。此外,采用压电力显微镜(PFM),他们发现了八个极化方向的铁电微区共存现象以及极化方向灵活转动的证据。全有机钙钛矿具有更好地柔性,生物兼容性等,有望在柔性器件,软体机器人,生物医药等领域取得重要应用。

 

备注:在某一温度以上,铁电材料的自发极化即消失,此温度称为居里点。它是由低温的铁电相改变为高温的非铁电相的温度。饱和极化强度指外加电场达到一定数值,极化达到饱和时所对应的极化强度。

 

图文解析:

牛!东南大学熊仁根教授团队的第三篇Science:全有机三维钙钛矿铁电材料!

图1.  有机钙钛矿A(NH4)X3家族的化学结构式和晶体结构

 

牛!东南大学熊仁根教授团队的第三篇Science:全有机三维钙钛矿铁电材料!

图2. MDABCO–NH4I3的铁电特性

 

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图3. MDABCO–NH4I3的PFM图片

 

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图4. 有机钙钛矿材料的晶体结构和相关手性

 

作者介绍:

牛!东南大学熊仁根教授团队的第三篇Science:全有机三维钙钛矿铁电材料!

熊仁根,东南大学化学化工学院教授,博士生导师,国家杰出青年基金获得者,长江学者特聘教授。1994年获工学博士学位。从事过印染、腐植酸等研究工作。1994年在南京大学配位化学研究所博士后研究。1996年在美国Puerto Rico大学从事博士后研究。1997年在美国Brandeis大学从事博士后研究。1998年在美国Boston学院任访问学者。1999-2006年为南京大学化学化工学院教授,博士生导师,南京大学中青年学术骨干。现为东南大学化学东南大学有序物质科学研究中心长江学者特聘教授。现任PNAS, 中国科学B辑-化学、无机化学和中国化学等期刊的编委。

 

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游雨蒙,东南大学教授,“长江学者奖励计划”青年学者,江苏省杰出青年基金获得者,2017年12月并评为中国十大新锐科技人物。加入东南大学以来,游雨蒙教授以第一作者或通讯作者身份发表论文20余篇,包括Science(《科学》)2篇,J. Am. Chem. Soc.(《美国化学会志》)5篇,Adv. Mater.(《先进材料》)2篇,Phys. Rev. Lett.(《物理评论快报》)1篇,Nat. Commun.(《自然·通讯》)2篇,Nat. Phys.(《自然·物理》)1篇等。

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