近日，东南大学国际分子铁电科学与应用研究院暨江苏省“分子铁电科学与应用”重点实验室张毅教授在材料领域顶级期刊《Matter》发表题为“Piezoelectric energy harvesting based on multiaxial ferroelectrics by precise molecular design”的研究成果，在分子铁电研究领域取得重要进展。
能量收集和转化是与人类的生活和日常生产有关的重要问题。铁电材料，作为一种极化可翻转的压电材料，可以用作允许在机械应力和电能之间转换的超微换能器。并且铁电体的自发极化和压电效应也可广泛应用于各种智能设备，促进了发光二极管，太阳能电池，纳米机器人和自供电系统领域的发展。对于多种应用，例如数据存储，传感器，能量收集和转换，具有多个等效极化方向的多轴分子铁电体是高度优选的。这不仅是因为它们的极化切换和压电效应可以在多个方向上发生以产生最佳性能，而且还因为与传统的无机体系相比，分子铁电体具有机械柔韧性，结构可调性，环境友好性及易成膜性等优点，有巨大潜力应用于下一代柔性器件。
多轴分子铁电体在人工智能和电子信息分子材料的发展中起着不可估量的作用，期望成为真正改变生活的一种智能材料。然而，迄今为止，找到合理的手段来设计和调节多轴铁电体一直是一个巨大的挑战。基于此，在熊仁根教授团队的努力下，结合准球形理论，利用化学手段对阳离子进行修饰，将卤素原子引入 [(CH3)4N]+阳离子以构建准球形阳离子，成功设计并调节了四种高温多轴分子铁电体[(CH3)3NCH2X]FeBr4, (X = F, Cl, Br, I)，均表现出优异的多轴铁电特性和出色的压电性能。通过引入不同的卤素原子，实现了对相变温度，极轴数目及压电性能的调节。该工作为多轴分子铁电体的设计和调控提供了可行的方向，是针对分子铁电体定向设计方法的又一重大突破，对于进一步探索结构与铁电性之间的关系具有重要意义。
论文第一作者和第一通讯作者为张毅教授，东南大学为第一通讯单位。该研究成果得到“东南大学十大科学与技术问题”启动培育基金的资助。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590238519303996
供稿：化学化工学院