東南大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)二茂鐵基鈣鈦礦壓電材料
在“東南大學(xué)十大科學(xué)與技術(shù)問(wèn)題”啟動(dòng)培育基金的資助下,江蘇省“分子鐵電科學(xué)與應(yīng)用”重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究團(tuán)隊(duì)在分子壓電領(lǐng)域取得重要進(jìn)展,發(fā)現(xiàn)了首例二茂鐵基鈣鈦礦壓電材料。 有機(jī)無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦(通式為ABX3)由于其在太陽(yáng)能電池、光電探測(cè)器、電致發(fā)光、壓電等高新科技領(lǐng)域中可觀的發(fā)展?jié)摿Χ鴤涫軐?zhuān)注。在雜化鈣鈦礦領(lǐng)域,因其優(yōu)異的結(jié)構(gòu)多樣性和化學(xué)可調(diào)性,涌現(xiàn)出了各種結(jié)構(gòu)新穎和性能卓越的壓電和鐵電材料。然而,迄今為止報(bào)道的雜化鈣鈦礦壓電體中,A位的成分幾乎都是純有機(jī)胺離子。自1951年以來(lái),二茂鐵的問(wèn)世掀起了有機(jī)金屬化學(xué)的革命。基于二茂鐵的有機(jī)金屬化合物由于其性能的多樣性和功能的豐富性在納米醫(yī)學(xué),生物傳感,催化和氧化還原等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展,二茂鐵基有機(jī)金屬化合物在鐵磁和鐵彈等領(lǐng)域也取得了重大突破。然而,基于二茂鐵基陽(yáng)離子的鈣鈦礦壓電材料此前仍是一片空白。 在“鐵電化學(xué)”理論(針對(duì)鐵電體的分子設(shè)計(jì)原理)的啟發(fā)和指導(dǎo)下,我們發(fā)現(xiàn)以二茂鐵基組分作為陽(yáng)離子來(lái)代替有機(jī)胺是可行的,并構(gòu)筑了一類(lèi)新型的二茂鐵基鈣鈦礦壓電材料:[(二茂鐵基甲基)三甲基銨]PbI3 ((FMTMA)PbI3), (FMTMA)PbBr2I和 (FMTMA)PbCl2I。得益于二茂鐵基陽(yáng)離子的穩(wěn)定性,通過(guò)陰離子骨架中的鹵素調(diào)控使材料的性能得到顯著提升,獲得了與LiNbO3相當(dāng)?shù)某錾珘弘娦阅懿⒓婢咄怀龅陌雽?dǎo)體特性。基于該材料所制備的壓電能量收集裝置展現(xiàn)了其優(yōu)異的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換性能。這項(xiàng)工作為鈣鈦礦壓電材料的研究開(kāi)辟了新的篇章,將激發(fā)對(duì)二茂鐵基鈣鈦礦材料的進(jìn)一步研究。
東南大學(xué)
2021-02-01