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東南大學國際分子鐵電科學與應用研究院暨江蘇省“分子鐵電科學與應用”重點實驗室團隊發現了具有七個物理通道開關的熱致變色鐵彈體。相關工作以題為“The First Chiral Thermochromic Ferroelastic with Seven Physical Channel Switches”的學術論文在化學領域頂級期刊《Angewandte Chemie International Edition》上發表。此外，該論文被選為VIP（Very ImportantPaper）。據悉，只有不到5%的已接收論文才能獲得如此積極的評價。 在信息化時代，電子智能設備的信號處理和加密顯得至關重要，具有多重物理通道雙穩態開關特性的多功能材料成為后起之秀。眾所周知，一把鑰匙對應一個鎖，假如我們將財產放進保險柜中，我們就又多了一層防護。類似地，每增加一個物理通道，就是增加一層保障。基于此，我們報道了首例具有七個物理通道的手性化合物，可以對信息進行七層加密處理，使信息安全更加可靠。 (a) 消旋晶體結構中的無序的CTA陽離子和手性有序的S-CTA和R-CTA陽離子 (b) (R-CTA)2CuCl4 (c) (S-CTA)2CuCl4的晶體堆積圖 圖為變溫固體紫外-可見吸收光譜 該工作由博士生陸思祺（第一作者）等人的共同努力下完成，東南大學為第一通訊單位。該成果得到“東南大學十大科學與技術問題”啟動培育基金的資助。

東南大學國際分子鐵電科學與應用研究院暨江蘇省“分子鐵電科學與應用”重點實驗室團隊發現了具有七個物理通道開關的熱致變色鐵彈體。相關工作以題為“The First Chiral Thermochromic Ferroelastic with Seven Physical Channel Switches”的學術論文在化學領域頂級期刊《Angewandte Chemie International Edition》上發表。此外，該論文被選為VIP（Very Important Paper）。據悉，只有不到5%的已接收論文才能獲得如此積極的評價。 在信息化時代，電子智能設備的信號處理和加密顯得至關重要，具有多重物理通道雙穩態開關特性的多功能材料成為后起之秀。眾所周知，一把鑰匙對應一個鎖，假如我們將財產放進保險柜中，我們就又多了一層防護。類似地，每增加一個物理通道，就是增加一層保障。基于此，我們報道了首例具有七個物理通道的手性化合物，可以對信息進行七層加密處理，使信息安全更加可靠。 圖1. (a) 消旋晶體結構中的無序的CTA陽離子和手性有序的S-CTA和R-CTA陽離子；(b) (R-CTA)2CuCl4和(c) (S-CTA)2CuCl4的晶體堆積圖。 早在1999年，Wataru Fujita等人在《Science》上就已經報道了磁雙穩態（Science1999, 286, 261–262）。在1,3,5-trithia-2,4,6-triazapentalenyl（TTTA）分子中觀測到一個明顯的磁雙穩態回線發生在230 K到305 K溫度范圍內。它的高溫相為順磁相，低溫相在二聚作用的影響下具有抗磁性。三年后，M. E. Itkis等人在《Science》上報道了在非那烯基中性自由基產物中發現了電、光、磁三個物理通道的雙穩態特性（Science2002, 296, 1443–1445）。直到2014年，熊仁根教授團隊在《Advanced Materials》上報道了高碘酸咪唑（IPI）化合物具有介電、壓電、SHG和鐵電和機電耦合等五個物理通道的雙穩態（Adv. Mater.2014, 26, 4515–4520）。由此可見，每增加一個物理通道都面臨著巨大的挑戰，在分子鐵電“似球-非球”原理和手性引入的指導下，我們利用手性配體進行合成，將手性開關引入其中，成功組裝得到了(R-CTA)2CuCl4和(S-CTA)2CuCl4(CTA = 3-Chloro-2-hydroxypropyltrimethylammonium) （圖1），這兩個化合物在介電、電導、二階非線性、壓電、鐵彈性，手性和熱致變色這七個物理通道上具有開關特性。其中熱致變色特征尤為耀眼，區別于傳統的相變材料，這為雙穩態開關提供了光譜加密的新靈感。 圖2. (a) DSC曲線；(b) 介電，電導，壓電和二階非線性光學等多重雙穩態示意圖。 (Rac-CTA)2CuCl4，(R-CTA)2CuCl4和(S-CTA)2CuCl4的相變點分別在361, 417 和420 K附近(圖2)，隨著溫度變化，相變溫度以下的低溫相和相變溫度以上的高溫相的介電常數、電導率、壓電系數、SHG信號強度均呈現出可切換的兩種穩定的狀態。 圖3. (S-CTA)2CuCl4和(R-CTA)2CuCl4晶體在293 K下的鐵彈疇結構。 此外，這對手性化合物還具有鐵彈性，鐵彈相變往往伴隨著鐵彈疇的演化。在正交偏振光下，不同取向的鐵彈疇具有不同的雙折射特性，從而呈現出明暗不同的結構區域。(S-CTA)2CuCl4和(R-CTA)2CuCl4的晶態薄膜在室溫下呈現出清晰的三角形鐵彈性結構。當溫度高于相變點時，鐵彈疇迅速消失，呈現出立方對稱的消光特性。在隨后的冷卻中，規則的鐵彈疇又很快顯現，表現出明顯的開關特性。 圖4.變溫固體紫外-可見吸收光譜。 除了鐵彈性外，這一對手性晶體還展示出可轉換的熱致變色的性質。室溫下，(R-CTA)2CuCl4和(S-CTA)2CuCl4晶體對光的吸收均低于540 nm，與它們呈現的黃色外觀一致。隨著溫度的升高，電子吸收帶的吸收邊緣發生紅移。當溫度超過相變點達到423 K時，吸收邊移動到580 nm，這也與晶體受熱變成橙色一致。利用熱致變色特征對光譜加密和信號檢測進行特定的處理，這為開發新型加密技術帶來新的思路。 該工作由博士生陸思祺（第一作者）等人的共同努力下完成，東南大學為第一通訊單位。該成果得到“東南大學十大科學與技術問題”啟動培育基金的資助。

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本項目提出了在釓鎵石榴石（GGG）襯底上直接外延大口徑磁光BiLuIG單晶體的思路，解決我國無大晶格常數摻雜釓鎵石榴石（SGGG）晶圓片技術、無鉛液相外延大尺寸BiLuIG晶體圓片的不足，突破純GGG基片上外延超厚（1-20μm）磁光晶體這一難點科學問題。