東南大學(xué)科研團隊發(fā)現(xiàn)二茂鐵基鈣鈦礦壓電材料
在“東南大學(xué)十大科學(xué)與技術(shù)問題”啟動培育基金的資助下,江蘇省“分子鐵電科學(xué)與應(yīng)用”重點實驗室研究團隊在分子壓電領(lǐng)域取得重要進展,發(fā)現(xiàn)了首例二茂鐵基鈣鈦礦壓電材料。 有機無機雜化鈣鈦礦(通式為ABX3)由于其在太陽能電池、光電探測器、電致發(fā)光、壓電等高新科技領(lǐng)域中可觀的發(fā)展?jié)摿Χ鴤涫軐W?。在雜化鈣鈦礦領(lǐng)域,因其優(yōu)異的結(jié)構(gòu)多樣性和化學(xué)可調(diào)性,涌現(xiàn)出了各種結(jié)構(gòu)新穎和性能卓越的壓電和鐵電材料。然而,迄今為止報道的雜化鈣鈦礦壓電體中,A位的成分幾乎都是純有機胺離子。自1951年以來,二茂鐵的問世掀起了有機金屬化學(xué)的革命?;诙F的有機金屬化合物由于其性能的多樣性和功能的豐富性在納米醫(yī)學(xué),生物傳感,催化和氧化還原等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。經(jīng)過多年發(fā)展,二茂鐵基有機金屬化合物在鐵磁和鐵彈等領(lǐng)域也取得了重大突破。然而,基于二茂鐵基陽離子的鈣鈦礦壓電材料此前仍是一片空白。 在“鐵電化學(xué)”理論(針對鐵電體的分子設(shè)計原理)的啟發(fā)和指導(dǎo)下,我們發(fā)現(xiàn)以二茂鐵基組分作為陽離子來代替有機胺是可行的,并構(gòu)筑了一類新型的二茂鐵基鈣鈦礦壓電材料:[(二茂鐵基甲基)三甲基銨]PbI3 ((FMTMA)PbI3), (FMTMA)PbBr2I和 (FMTMA)PbCl2I。得益于二茂鐵基陽離子的穩(wěn)定性,通過陰離子骨架中的鹵素調(diào)控使材料的性能得到顯著提升,獲得了與LiNbO3相當(dāng)?shù)某錾珘弘娦阅懿⒓婢咄怀龅陌雽?dǎo)體特性?;谠摬牧纤苽涞膲弘娔芰渴占b置展現(xiàn)了其優(yōu)異的機電能量轉(zhuǎn)換性能。這項工作為鈣鈦礦壓電材料的研究開辟了新的篇章,將激發(fā)對二茂鐵基鈣鈦礦材料的進一步研究。
東南大學(xué)
2021-02-01