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本網(wǎng)訊（國(guó)際有序物質(zhì)科學(xué)研究院）近日，我校國(guó)際有序物質(zhì)科學(xué)研究院教師王仲夏在手性二維鈣鈦礦分子鐵電體領(lǐng)域取得研究進(jìn)展。在熊仁根教授提出的“鐵電化學(xué)”思想指導(dǎo)下，通過(guò)精準(zhǔn)修飾有機(jī)陽(yáng)離子，引入手性中心，成功合成了首例二維同手性雜化碘化鉛鈣鈦礦熱致色變分子鐵彈鐵電體，這一發(fā)現(xiàn)為手性鈣鈦礦鐵電體的設(shè)計(jì)提供了一條有效途徑，并對(duì)多功能鈣鈦礦材料的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)具有重要意義。

二維手性鈣鈦礦鐵電體設(shè)計(jì)路徑（a）和VCD及紅外譜圖（b）。二維手性鈣鈦礦的鐵電相變性質(zhì)（c-f）；鐵彈疇演變（g-i）以及熱致變色性質(zhì)（j）。

手性層狀鉛碘鈣鈦礦鐵電體融合了手性材料、分子鐵電材料和有機(jī)-無(wú)機(jī)層狀鉛碘鈣鈦礦材料的性能優(yōu)勢(shì)，同時(shí)具有光學(xué)活性、鐵電性、壓電性、熱釋電性、發(fā)光、半導(dǎo)體特性等多種性質(zhì)，是一類(lèi)極具發(fā)展前景的新型手性多功能材料。根據(jù)諾埃曼原則，鐵電體必定屬于10個(gè)極性點(diǎn)群，單一手性分子的引入能有效保證非中心對(duì)稱(chēng)晶格的形成，使其極大可能地結(jié)晶在5個(gè)手性極性鐵電點(diǎn)群（ C ₁， C ₂， C ₄， C ₃， C ₆）之中，并表現(xiàn)出鐵電性。因此，在晶體中引入手性分子將會(huì)是設(shè)計(jì)分子鐵電體一個(gè)非常有效的策略。

該項(xiàng)研究以二維鉛碘鈣鈦礦( N -benzylethane-1,2-diaminium)PbI₄作為母體，在二價(jià)有機(jī)胺陽(yáng)離子上修飾一個(gè)甲基以引入手性，精準(zhǔn)地設(shè)計(jì)出首例具有熱致變色、鐵彈性和鐵電性的二維層狀單一手性鉛碘鈣鈦礦：[( R and  S )- N -(1-phenylethyl)ethane-1,2-diaminium]PbI₄（圖1a）。振動(dòng)圓二色性（VCD）測(cè)試證實(shí)了 R 和 S 兩種構(gòu)型的對(duì)映體特征（圖1b）。在378 K左右，它們都經(jīng)歷了222 F 2型的順電-鐵電行為（圖1c-f），并伴有清晰的鐵彈疇演變（圖1g-i）。此外，它們還表現(xiàn)出明顯的可逆熱致變色現(xiàn)象，顏色由室溫下的橙黃變?yōu)楦邷叵碌某燃t色。它們的半導(dǎo)體特性也隨之發(fā)生明顯改變，其直接帶隙從2.48 eV降低為2.35 eV（圖1j）。據(jù)了解，在二維單一手性鈣鈦礦中發(fā)現(xiàn)集成鐵電性、鐵彈性和可逆熱致變色現(xiàn)象極其罕見(jiàn)。

相關(guān)成果以“Unprecedented 2D Homochiral Hybrid Lead‐Iodide Perovskite Thermochromic Ferroelectrics with Ferroelastic Switching”為題發(fā)表于化學(xué)類(lèi)頂級(jí)期刊《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》 （  Angewandte Chemie International Edition  ） 。文章的第一作者是南昌大學(xué)的博士研究生曾毓靈，王仲夏老師是唯一通訊作者。該工作得到了南昌大學(xué)國(guó)際有序物質(zhì)科學(xué)研究院、國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目的大力支持。

原文鏈接：https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202102195

編    輯：涂金鳳

責(zé)任編輯：許  航