第一作者:Heng-Yun Ye, Yuan-Yuan Tang, Peng-Fei Li
通訊作者:熊仁根、游雨蒙
通訊單位:東南大學、南昌大學
研究亮點:
1. 開辟了一系列新型的全有機鈣鈦礦材料。
2. 發現了全有機鈣鈦礦材料可以具有和BaTiO3相當的鐵電性能。
鐵電材料可在外加電場條件下發生電極化,在電容器、傳感以及數據存儲等領域具有廣泛的應用前景。工業上常用的BaTiO3和LiNbO3鈣鈦礦鐵電體具有優異的鐵電性能,但是,這類高溫陶瓷做成高品質薄膜的成本較高,且常常含有Pb2+等有毒重金屬。因此,如何實現沒有的金屬的高性能全有機鈣鈦礦鐵電體,成為領域科學家研究的關鍵問題。
有鑒于此,東南大學熊仁根、游雨蒙團隊開發了一類不含金屬的全有機鈣鈦礦鐵電材料,具有和BaTiO3相當的鐵電性能。
圖1. 全有機鈣鈦礦A(NH4)X3系列
圖2. 鐵電性能
研究人員基于獨特的分子設計策略和陽離子的精挑細選,總共合成了23種ABX3型三維全有機鈣鈦礦材料,通用分子式為A(NH4)X3。其中,研究人員最早發現的一個材料MDABCO相變溫度為448K,Ps為22μC/cm2,具有和BaTiO3相當的鐵電性能。
總之,這類全有機鈣鈦礦具有更好的力學柔韌性、質量更輕、環境更友好,將在柔性器件、軟體機器人、生物醫藥等領域發揮更大的作用。
背景介紹:
2013年1月,熊仁根教授團隊在《科學》(Science)雜志上發表了分子鐵電晶體的重要階段性研究成果。
2017年7月,熊仁根教授團隊再次在《科學》(Science)雜志上發表了分子鐵電、壓電材料的重要階段性研究成果。不但解決分子壓電材料世紀難題、為材料研究帶來了新的思路和方向,也標志著我國在分子材料領域又一次走在了世界前列。
2018年5月16日,在南昌大學首屆國際青年學者論壇上,南昌大學校長周創兵宣布,南昌大學花8000萬元引進了熊仁根教授團隊,打造一個分子鐵電領域的創新平臺。這8000萬元主要用于團隊科研平臺建設、團隊成員生活待遇、平臺運行經費等。
熊仁根教授
1961年7月生,東南大學化學化工學院教授,博士生導師。1982年 江西大學化學系 學士(本科),1982年9月 至 1985年 6 月 江西省印染廠技術員,1985年9月 至 1987年12月,延邊大學化學系有機化學專業研究生(碩士),1991年9月 至 1994年8月,后勤工程學院,獲機械潤滑工程工學博士。1994年在南京大學配位化學研究所博士后研究。1996年在美國Puerto Rico大學從事博士后研究。1997年在美國Brandeis大學從事博士后研究。1998年在美國Boston學院任訪問學者。1999-2006年為南京大學化學化工學院教授,博士生導師,南京大學中青年學術骨干。教育部長江學者特聘教授(2004年),也是國家杰出青年基金獲得者(2002年),2013年入選中國科學院院士增選有效候選人名單。
2000年獲江蘇省科學技術進步獎二等獎(排名第一),2004年獲國家自然科學二等獎《光電功能配位化合物及其組裝》(排名第二),2015年獲教育部高等學校科學研究優秀成果獎自然科學獎一等獎《新型分子基鐵電體的基礎研究》(排名第一)和江蘇省五一勞動獎章,2017年獲國家自然科學二等獎《新型分子基鐵電體的基礎研究》(排名第一)。
先后主持國家重大研究計劃項目、973科研項目、國家自然科學基金重點項目、教育部重點項目、江蘇省攀登計劃重點項目等10余項。熊仁根教授在國內率先從事分子基鐵電材料研究,已在分子基鐵電體的研究領域取得了一些非常有意義的結果,并在國際一流學術刊物上發表,推進并引領了分子鐵電體領域的發展。
發表分子鐵電領域影響因子大于3的SCI論文百余篇,含Science、Chem. Rev.、Chem. Soc. Rev.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Phy. Rev. Lett.、Adv. Mater.以及Nature Commun.30余篇。論文累計他引萬余次,單篇他引最高為500余次,H-index約58。
應邀在Coord. Chem. Rev. (2009)、Chem. Soc. Rev. (2008, 2011, 2016)和Chem. Rev. (2012)上相繼發表了數篇關于分子基鐵電體的綜述文章,大大拓寬了鐵電體的研究領域,取得了一系列高水平創新性的研究成果,獲得了國內外同行的廣泛關注和好評,帶動了我國分子鐵電學科的發展,為開發實用的分子鐵電材料奠定了基礎。部分研究成果入選《國家自然科學基金資助項目優秀成果選編(五)》。
游雨蒙,東南大學教授,“長江學者獎勵計劃”青年學者,江蘇省杰出青年基金獲得者,2017年12月并評為中國十大新銳科技人物。加入東南大學以來,游雨蒙教授以第一作者或通訊作者身份發表論文20余篇,包括Science(《科學》)2篇,J. Am. Chem. Soc.(《美國化學會志》)5篇,Adv. Mater.(《先進材料》)2篇,Phys. Rev. Lett.(《物理評論快報》)1篇,Nat. Commun.(《自然·通訊》)2篇,Nat. Phys.(《自然·物理》)1篇等。
參考文獻:
Heng-Yun Ye, Yuan-Yuan Tang, Peng-Fei Li, Yu-Meng You, Ren-Gen Xiong et al. Metal-free three-dimensional perovskite ferroelectrics. Science 2018, 361, 151-155.