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生化学院分子铁电团队首次观测到铁弹铁电转换的溶剂选择效应

发布时间: 2021-02-03 11:06 来源: 地区管理员   浏览次数:   

近日,浙师大生化学院分子铁电研究团队首次通过溶剂选择效应实现了铁弹到铁电的转变。相关成果以“Observation of Transition from Ferroelasticity to Ferroelectricity by Solvent Selective Effect in Anilinium Bromide”为题发表在化学与材料领域顶级期刊Angewandte Chemie International Edition上。付大伟老师为通讯作者,浙师大为唯一单位。

溶剂选择效应是非常有趣和奇妙的化学与材料合成手段,对于分子铁电我们前期工作实现了溶剂选择从铁电到非铁电的转换,然而铁电和铁弹等铁性特征之间的转换还从未观测到。而且目前对溶剂效应导致的结构相变的研究报道都是较少的,研究领域内关于铁电和铁弹转变的还没有成功的例子。最近,团队经过数据库的结构筛选比对分析,选取苯胺溴盐(AB)通过溶剂选择效应实现了铁弹到铁电相变的转变,这在铁电学领域是前所未有的,丰富了铁电化学的研究,为从化学的角度对分子铁电体进行定向设计和性能优化提供了新的探索策略。

乙醇溶剂制备得到具有铁弹性的AB-1,使用甲醇、异丙醇、正丁醇、乙腈、二甲亚砜(DMSO)、或N,N-二甲基甲酰胺(DMF)制备得到具有铁电性的AB-2。通过差示扫描量热法(DSC)发现它们具有相同的相变温度,均为297K,然而其介电常数随温度变化却表现出不同的变化, AB-1的介电常数实部ε’在相变温度附近表现出明显的阶梯变化,而AB-2的ε’在相变温度附近表现出相对较小的λ形变化,这意味着它们的晶体结构和物理性质存在差异。溶剂选择的晶体相变对铁电铁弹产生了重要影响。

变温结构确认,AB-1的铁弹相变为mmmF2/m,同时通过偏振光显微镜(PLM)检测到了AB-1的铁弹畴,在低温态可以看到清晰的条纹状铁弹畴。


而AB-2为铁电-铁电相变,我们通过压电力显微镜(PFM)证实了AB-2在低温态和高温态均具有铁电性。在两相的原生薄膜中分别观察到了带有非常典型特征的铁电畴翻转。下图为AB-1的相关PFM响应翻转图。溶剂选择效应丰富了铁电化学的探索策略。


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