近日，足球投注app 柔性电子全国重点实验室张敬教授团队和宁波材料所胡本林研究员团队在柔性分子铁电体领域取得重要进展。该团队开发出一种新型有机给受体共晶，表现出大的极化强度和低的矫顽电场，并可以在较高温度下保持稳定。5月28日，相关研究成果以“Molecular rotation and large polarization in charge-transfer ferroelectric cocrystals”为题，发表在国际学术期刊《自然·化学》（Nature Chemistry）上。硕士潘晨和博士高亮为论文共同第一作者，张敬教授、胡本林研究员及何日研究员为论文的共同通讯作者。
与传统的无机铁电材料相比，有机铁电材料具有柔韧性、轻质、易加工性以及优异的生物相容性等显著优势，使其成为新兴可穿戴电子产品、柔性电子器件和生物医学设备的理想候选材料。然而，尽管有机铁电材料在应用前景上备受瞩目，其铁电性能仍存在明显不足：有机铁电材料的极化强度普遍较低，居里温度（TC）也较低，这些缺点导致其应用范围受限并影响器件性能。针对这些问题，该团队报道了一种通过晶体结构设计和超分子优化构筑的极性给受体共晶DNF–DTTCNQ，其中V形π-共轭给体分子在共晶框架中采用二聚齿轮状倾斜堆积模式，并展示了超高的理论预期极化强度（图一）。二次谐波产生（SHG）测量进一步证实了DNF–DTTCNQ中的对称性破缺。此外，对DNF–DTTCNQ进行了局部测试的压电力显微镜（PFM）切换实验，得到了特征性的电滞回线和蝴蝶形回线。由沿c轴的P–E电滞回线所得的矫顽场（Ec）约为0.44 MV/m，最大极化强度（Pmax）和剩余极化强度（Pr）分别约70 μC/cm²和58 μC/cm²。其性能优于此前报道的有机铁电体，该分子设计策略为设计高性能有机铁电体提供了新途径。
图一：DNF-DTTCNQ的晶体结构与预测极化强度
随着温度升高至443 K，仍能观察到特征性的P−E电滞回线，Pr仍高达45 μC/cm²，表明DNF–DTTCNQ不仅具有高的极化强度，还表现出优异的热稳定性。不同于传统的面外极化翻转方式，此共晶在电场作用下表现出连锁式的面内齿轮状旋转，仅需要42°就可以实现极性的完全翻转（图二）。这一新颖机制带来了低的矫顽场，使器件能够实现低功耗、高耐久性与高可靠性，并具备优异的动态性能。
图二：DNF-DTTCNQ的铁电极化翻转机制
该工作得到了国家重点研发计划、江苏省基础研究计划、国家自然科学基金、浙江省自然科学基金以及“AI+新材料”基础研究人才高地项目等多个项目的支持。
撰稿：张敬 编辑：陈宁娜 审核：凌海峰