国家自然科学基金委员会官网报道我校重大科研成果

编者按：3月13日，国家自然科学基金委员会网站报道我校学者发现世界首例有机单分子对映体铁电体，全文如下。

在国家自然科学基金（项目编号：21831004, 21427801, 91422301, 91856114）等资助下，南昌大学与华东师范大学合作，在手性分子铁电材料领域取得重要研究进展。相关研究结果以“Organic enantiomeric high-Tc ferroelectrics（有机对映体高居里点铁电体）”为题发表于《美国科学院院刊》(Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.)杂志上(DOI: 10.1073/pnas.1817866116)。

论文链接：https://www.pnas.org/content/early/2019/03/07/1817866116

1920年发现的第一例铁电体罗息盐（[KNaC4H4O6]·4H2O）是一例单一手性分子化合物，结构中包含L(+)-酒石酸分子。然而，绝大部分铁电体是无机铁电陶瓷材料，不存在手性中心。近100年来，手性铁电体基本上是多组分的有机胺盐或者金属配合物。

南昌大学科研团队等首次报道了一对单分子有机对映体铁电体，(R)-3-奎宁环醇和(S)-3-奎宁环醇，以及外消旋体(Rac)-3-奎宁环醇。手性(R)-和(S)-3-奎宁环醇室温下结晶于对映异构极性点群C6，振动圆二色光谱和晶体结构展示出完美的镜像关系（如图）。两种对映体均表现出622F6型铁电相变，居里温度（Tc）高达400 K，远高于其他手性铁电体，媲美于经典的无机铁电体钛酸钡（393 K），该相变符合手性保留规律，顺电相仍保留在手性点群（即D6），这是手性晶体最重要的特征之一。此外，饱和极化强度（高达7 μC/cm2）与有机聚合物铁电体PVDF相当，低矫顽场（15 kV/cm）可保证铁电极化易于反转。然而，它们的外消旋体(Rac)-3-奎宁环醇结晶于非极性点群C2h，不具有铁电性。因此，在分子晶体中引入手性有利于诱导结晶在极性点群，从而构筑高温铁电体。

本工作揭示了单一手性在精准设计高居里点铁电体中的巨大优势，为发展新型分子铁电体提供了合理的途径，也为进一步探索高性能多层次手性有机铁电体提供了有效途径，在存储器件和光电器件中具有巨大的应用前景。

　　原文链接：

http://www.nsfc.gov.cn/publish/portal0/tab434/info75501.htm

http://chem.nsfc.gov.cn/Show.aspx?AI=819

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