东南大学熊仁根教授团队、游雨蒙教授课题组在分子铁电材料领域取得重要研究进展，相关研究结果以《无金属三维钙钛矿铁电体》为题于美国东部时间2018年7月13日在世界顶级学术期刊《科学》杂志在线发表，标志着我国在分子材料领域又一次走在了世界前列。

交汇点记者 刘莉/摄

常见的钙钛矿材料主要有无机钙钛矿和有机-无机杂化型钙钛矿两种。这两类钙钛矿材料均带有金属元素，虽然金属元素赋予了钙钛矿材料某些功能性优势，但也加大了其加工、制备的困难。此外，某些金属元素（比如铅）还会造成严重的环境问题。因此，科学家们一直在寻找钙钛矿家族中的第三类——无金属的全有机钙钛矿材料，因为当材料中所有的金属阳离子都被分子所代替后，材料不但会展现出某些“神奇”的性质，同时其制备加工难度也会大大降低，更加适应新时期对材料薄膜、柔性、生物兼容等方面的要求。

国际顶级学术期刊《科学》曾在2002年预言过无金属钙钛矿材料的种种新奇特性，明确提出了利用手性分子组装具有手性对映体的无金属钙钛矿材料。“所谓手性，是指一个物体不能与其镜像相重合。” 熊仁根教授解释说，手性是宇宙间的普遍特征，不光体现在生命的产生和演变过程中，甚至在基本粒子中也存在着手性。杨振宁先生和李政道先生1957年获得诺贝尔奖的成果，就与手性相关。

然而，十多年时间过去了，无金属钙钛矿材料的发展一直止步不前。东南大学分子铁电团队，经过刻苦攻关，利用带电分子集团取代无机离子，成功地制备出了一大类共计23种全有机新型钙钛矿材料，其中17种材料显示出了良好的铁电性，尤其是此次发现的MDABCO-NH4I3，不但具有接近无机陶瓷铁电体钛酸钡（BTO）的极化强度，其相变温度甚至超过BTO约50摄氏度，具有广阔的应用前景。

交汇点记者 刘莉/摄

值得一提的是，团队合成了4种材料的左手对映体、右手对映体及外消旋化合物，并分别证明了它们的铁电性。在历史上，像这样左手性、右手性和无手性的化合物同时具有铁电性的例子从未有过报道。据介绍，全有机钙钛矿材料具有高度柔性、结构-性能可调性、易加工、易剪裁、与人体组织匹配以及生物相容性等突出优点，有望在柔性电子、生物医学器件、偏光开关、可穿戴器件中获得广泛应用。

这一研究成果被《科学》发表，不但将十余年前该刊的预言变成了现实，为钙钛矿这一重要的材料家族增添了新成员，同时也为铁电材料的研究带来了新的思路和方向，标志着我国在分子材料领域又一次走在了世界前列。

据悉，此项研究结果也是自2013年、2017年以来该团队在国际顶尖期刊《科学》上以东南大学为第一完成单位发表的第三篇论文。

来源： 交汇点   记者 蒋廷玉/文 刘莉/摄

编辑：缪小兵