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本網(wǎng)訊（化學化工學院）近日，我校化學化工學院蔡琥教授課題組在分子鐵電材料領(lǐng)域再次取得重要進展。研究成果以“The First Discovery of Spherical Carborane Molecular Ferroelectric Crystals ”為題發(fā)表于國際化學頂級期刊 Angewandte Chemie International Edition(IF: 16.6)。南昌大學為唯一署名單位，第一作者是我校博士研究生郭文靜，共同通訊作者為化學化工學院蔡琥教授、魏振宏教授和物理材料學院舒龍龍教授。該工作是我校近年來化學學科在分子鐵電材料領(lǐng)域取得的又一標志性成果。

鐵電材料由于其在電場作用下的非線性極化行為而引起了研究人員的廣泛關(guān)注。這種獨特的特性賦予了它們在電子和光電子應(yīng)用方面的巨大潛力，使它們成為一種新興的具有廣泛實用價值的多功能材料。20世紀初，鐵電體領(lǐng)域的開創(chuàng)性發(fā)展是通過對KH₂PO₄等分子化合物的研究實現(xiàn)的。與傳統(tǒng)的陶瓷鐵電材料相比，分子鐵電材料主要由有機分子組成，其分子結(jié)構(gòu)和極化特性為創(chuàng)新的研究途徑鋪平了道路。近年來，在全球?qū)Νh(huán)保和節(jié)能日益重視的背景下，鐵電分子材料因其輕質(zhì)、生態(tài)友好、機械柔韌性、易加工等優(yōu)點而備受關(guān)注。因此，探索控制這些材料性能的策略和確定增強其性能的潛在途徑具有至關(guān)重要的意義，使它們能夠更好地滿足各種應(yīng)用領(lǐng)域的不同要求。

碳硼烷化合物以其優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和無毒特性而聞名，在醫(yī)學、超分子設(shè)計、配位/有機金屬化學等方面獲得了廣泛的應(yīng)用。盡管化學家們對此非常感興趣，但將合適的碳硼烷分子整合到鐵電材料中仍然是一個艱巨的挑戰(zhàn)。根據(jù)我校熊仁根院士鐵電材料設(shè)計中的準球形理論原理，蔡琥課題組選擇了球形的鄰碳硼烷作為研究重點，在鄰碳硼烷籠的硼頂點引入羥基、巰基官能團，旨在降低分子對稱性，成功合成了由籠狀碳硼烷組成的鐵電晶體：B(9)-羥基-鄰碳硼烷（1）和B(9)-巰基-鄰碳硼烷（2），它們在大約367 K和347 K時經(jīng)歷了室溫以上的鐵電相變(T_c)。有趣的是，化合物2是多軸鐵電體，具有6個極軸和多達12個等效極化方向。這是第一次在碳硼烷籠狀晶體中觀察到鐵電性，該研究為分子鐵電晶體引入了一種新的結(jié)構(gòu)原型，也為探索具有應(yīng)用前景的分子鐵電晶體提供了新的見解。

圖1.碳硼烷單分子鐵電材料

此前，蔡琥教授課題組在有機無機雜化倍頻及鐵電材料也取得了一系列重要進展，包括（J. Am. Chem. Soc .  2020, 142, 1995-2000；Chin. Chem. Lett. 2023, 108809；Inorg. Chem .  2024, 63, 1337-1346；Chem. Commun. 2023, 59, 13442-13445）等。

該工作得到國家自然科學基金委以及江西省科技廳的大力資助。

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https://onlinelibrary.wiley.com/share/Q7A4HFB9PKZGUUJBR2VD?target=10.1002/anie.202407934

編    輯：王  葳

責任編輯：涂金鳳