新华网南京7月13日电（庞雪汀 翟梦杰）近日，东南大学熊仁根团队、游雨蒙课题组在分子铁电材料领域再次取得重要研究进展。相关研究结果以Metal-Free Three-Dimensional Perovskite Ferroelectrics（无金属三维钙钛矿铁电体）”为题于美国东部时间2018年7月13日被国际顶级学术期刊“Science（科学）”杂志在线发表。
常见的钙钛矿材料主要有两种，无机钙钛矿和有机-无机杂化型钙钛矿。这两类钙钛矿材料均带有金属元素，虽然金属元素的出现赋予了钙钛矿材料某些功能性优势，但也加大了其加工、制备的困难。除此以外，某些金属元素（比如铅）更是会造成严重的环境问题。
因此，人们一直在寻找钙钛矿家族中的第三类——全有机钙钛矿材料，因为当材料中所有的金属阳离子都被分子所代替后，材料不但会展现出某些“神奇”的性质，同时其制备加工难度也会大大降低，更加适应新时期对材料的薄膜、柔性、生物兼容等方面的要求。
学术期刊“Science”曾在2002年预言过无金属钙钛矿材料的种种新奇特性。其中，明确提出了利用手性分子组装具有手性对映体的无金属钙钛矿材料。所谓的手性，是指一个物体不能与其镜像相重合。比如我们的双手，左手与互成镜像的右手不重合。手性是宇宙间的普遍特征，不光体现在生命的产生和演变过程中，甚至在基本粒子中也存在着“手性”。
东南大学的分子铁电团队，经过刻苦攻关，利用带电分子集团取代无机离子，成功地制备出了一大类共计23种全有机新型钙钛矿材料。其中，共有17种材料显示出了良好的铁电性，尤其是本次发现的MDABCO-NH4I3，不但具有接近无机陶瓷铁电体钛酸钡（BTO）的极化强度（Ps），其相变温度甚至超过BTO约50摄氏 度，具有极高的应用前景。同时，与无机钙钛矿铁电体类似，这类新型无金属钙钛矿铁电体也具有多重极化轴，以MDABCO-NH4I3为代表，高达四重极轴带来了多达八个可选择的极化方向，和巨大的薄膜应用潜力。
更值得一提的是，团队合成了4种材料的左手对映体、右手对映体及外消旋化合物，并分别证明了它们的铁电性。结合全有机钙钛矿材料多变的结构和组分、独特的铁电性质以及手性对映体对于光的不同，这类材料也将在数据存储、逻辑运算、光量子通信、光学雷达、能源转换等应用中崭露头角。
这一研究成果被《科学》发表，不但将十余年前的预言变成了现实，为钙钛矿这一重要的材料家族增添了新的成员，同时也为铁电材料的研究带来了新的思路和方向，更是标志着我国在分子材料领域又一次走在了世界前列。
2018-7-13 【新华网】
