世界首例無金屬鈣鈦礦型鐵電體制備成功

柔軟似皮膚的光電器件、極其微小的納米機器人——這些看似有些夢幻的技術(shù)，將因世界首例“無金屬鈣鈦礦型鐵電體”材料的問世而變?yōu)楝F(xiàn)實。

東南大學(xué)熊仁根團隊、游雨蒙課題組在“分子鐵電材料”領(lǐng)域再次取得重要研究進展，首次發(fā)現(xiàn)無金屬鈣鈦礦型鐵電體，為鈣鈦礦這一重要的材料家族增添了新的成員，相關(guān)研究結(jié)果已在《科學(xué)》雜志在線發(fā)表。

常見的鈣鈦礦材料主要有兩種，無機鈣鈦礦和有機—無機雜化鈣鈦礦。從打火機到航天飛機等先進設(shè)備都需要這類材料的應(yīng)用。但這兩類鈣鈦礦材料均帶有金屬元素，加大了其加工、制備的困難。甚至，某些金屬元素(比如鉛)會造成嚴重的環(huán)境問題。

多年來，人們一直在尋找鈣鈦礦家族中的第三類——全有機鈣鈦礦材料，即無金屬鈣鈦礦。東南大學(xué)的分子鐵電團隊經(jīng)過多年攻關(guān)，利用帶電分子集團取代無機離子，成功制備出一大類共計23種全有機新型鈣鈦礦材料。

由于沒有金屬元素，無金屬鈣鈦礦材料將具備柔韌性、易加工、低能耗，低污染等特質(zhì)，其內(nèi)在的有機組成能為該材料帶來更廣泛的應(yīng)用前景。

值得一提的是，團隊還合成了4種材料的左手對映體、右手對映體及外消旋化合物，并分別證明了它們的鐵電性。目前，左手性、右手性和無手性的化合物同時具有鐵電性的例子還未有過相關(guān)報道。這類材料也將在數(shù)據(jù)存儲、光量子通信等領(lǐng)域中獲得更廣闊的應(yīng)用前景。