教學(xué)周
本網(wǎng)訊(化學(xué)化工學(xué)院)近日,,我?;瘜W(xué)化工學(xué)院蔡琥教授課題組在分子鐵電材料領(lǐng)域再次取得重要進(jìn)展。研究成果以“The First Discovery of Spherical Carborane Molecular Ferroelectric Crystals ”為題發(fā)表于國(guó)際化學(xué)頂級(jí)期刊 Angewandte Chemie International Edition(IF: 16.6),。南昌大學(xué)為唯一署名單位,,第一作者是我校博士研究生郭文靜,共同通訊作者為化學(xué)化工學(xué)院蔡琥教授,、魏振宏教授和物理材料學(xué)院舒龍龍教授。該工作是我校近年來(lái)化學(xué)學(xué)科在分子鐵電材料領(lǐng)域取得的又一標(biāo)志性成果,。
鐵電材料由于其在電場(chǎng)作用下的非線性極化行為而引起了研究人員的廣泛關(guān)注,。這種獨(dú)特的特性賦予了它們?cè)陔娮雍凸怆娮討?yīng)用方面的巨大潛力,使它們成為一種新興的具有廣泛實(shí)用價(jià)值的多功能材料,。20世紀(jì)初,,鐵電體領(lǐng)域的開創(chuàng)性發(fā)展是通過(guò)對(duì)KH2PO4等分子化合物的研究實(shí)現(xiàn)的。與傳統(tǒng)的陶瓷鐵電材料相比,,分子鐵電材料主要由有機(jī)分子組成,,其分子結(jié)構(gòu)和極化特性為創(chuàng)新的研究途徑鋪平了道路。近年來(lái),,在全球?qū)Νh(huán)保和節(jié)能日益重視的背景下,,鐵電分子材料因其輕質(zhì)、生態(tài)友好,、機(jī)械柔韌性,、易加工等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。因此,,探索控制這些材料性能的策略和確定增強(qiáng)其性能的潛在途徑具有至關(guān)重要的意義,,使它們能夠更好地滿足各種應(yīng)用領(lǐng)域的不同要求。
碳硼烷化合物以其優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和無(wú)毒特性而聞名,,在醫(yī)學(xué),、超分子設(shè)計(jì)、配位/有機(jī)金屬化學(xué)等方面獲得了廣泛的應(yīng)用,。盡管化學(xué)家們對(duì)此非常感興趣,,但將合適的碳硼烷分子整合到鐵電材料中仍然是一個(gè)艱巨的挑戰(zhàn)。根據(jù)我校熊仁根院士鐵電材料設(shè)計(jì)中的準(zhǔn)球形理論原理,,蔡琥課題組選擇了球形的鄰碳硼烷作為研究重點(diǎn),,在鄰碳硼烷籠的硼頂點(diǎn)引入羥基、巰基官能團(tuán),,旨在降低分子對(duì)稱性,,成功合成了由籠狀碳硼烷組成的鐵電晶體:B(9)-羥基-鄰碳硼烷(1)和B(9)-巰基-鄰碳硼烷(2),它們?cè)诖蠹s367 K和347 K時(shí)經(jīng)歷了室溫以上的鐵電相變(Tc),。有趣的是,,化合物2是多軸鐵電體,具有6個(gè)極軸和多達(dá)12個(gè)等效極化方向。這是第一次在碳硼烷籠狀晶體中觀察到鐵電性,,該研究為分子鐵電晶體引入了一種新的結(jié)構(gòu)原型,,也為探索具有應(yīng)用前景的分子鐵電晶體提供了新的見解。
圖1.碳硼烷單分子鐵電材料
此前,,蔡琥教授課題組在有機(jī)無(wú)機(jī)雜化倍頻及鐵電材料也取得了一系列重要進(jìn)展,,包括(J. Am. Chem. Soc . 2020, 142, 1995-2000;Chin. Chem. Lett. 2023, 108809,;Inorg. Chem . 2024, 63, 1337-1346,;Chem. Commun. 2023, 59, 13442-13445)等。
該工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委以及江西省科技廳的大力資助,。
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編 輯:王 葳
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