?北理工團隊在刺激響應分子基單晶材料研究中取得重要進展
發布日期：2023-02-28 供稿：化學與化工學院 姚子碩 攝影：姚子碩
編輯：段凱龍 審核：王振華 閱讀次數：
近日，北京理工大學化學與化工學院姚子碩研究員在刺激響應分子基單晶材料研究中取得重要進展。相關工作以“Inversion of Molecular Chirality Associated with Ferroelectric Switching in a High-Temperature Two-Dimensional Perovskite Ferroelectric”為題，發表在國際著名化學期刊《美國化學會志》。北京理工大學為唯一作者單位，化學與化工學院陶軍教授和姚子碩研究員為文章共同通訊作者，文章第一作者為北京理工大學碩士研究生鄧文峰。
手性在自然界中普遍存在，并且在化學、物理和生物等許多領域發揮著關鍵作用。通過外場刺激控制分子手性在基礎科學和技術應用方面具有重要的研究意義，因此長期受到研究者廣泛的關注。已報道手性反轉現象主要發生在溶液、液晶、聚合物和凝膠等軟物質材料中。受限于剛性晶格和空間位阻，如何通過外場刺激實現晶態分子手性的反轉仍然是目前研究中存在的難點和挑戰。
該研究團隊在前期通過分子結構變化調控材料力、電、磁物理性質的基礎上，（ Nat. Commun. 2019, 10 , 4805; CCS Chem. 2021, 2, 2464–2472; Nat. Commun. 2021, 12 , 6908; Nat. Commun. 2021, 13 , 3510），利用胱胺有機陽離子具有顯著結構柔性且在結晶過程易于形成螺旋手性構型的特點，合成胱胺四氯合銅（II）二維鈣鈦礦型晶體。利用胱胺陽離子中間?C?S?S?C?結構片段螺旋取向與分子電偶極矩的結構關聯，通過電場控制該結構片段取向變化，首次實現了電場控制晶態分子的 P -M螺旋手性以及鐵電自發極化的協同反轉。鐵電性質與手性調控的耦合，不僅為外部刺激控制材料手性提供了研究思路，同時有望應用于開發新型手性電子器件。
該研究得到了國家自然科學基金（22071009、92061106和21971016）以及北京理工大學青年學者科研基金項目的支持。感謝北京理工大學分析測試中心工作人員的技術支持。
文章鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c00634
圖1 室溫相和高溫相的晶體結構
圖2 分子手性與晶體偶極矩的結構關聯
附雙穩態功能材料課題組簡介：
姚子碩，北京理工大學化學與化工學院副教授，日本九州大學博士、博士后，主要從事力、電、磁等刺激響應分子基單晶材料的研究工作，作為第一作者或通訊作者在 Nat. Chem. (1) , Nat. Commun. (3), J. Am. Chem. Soc. (2), Angew. Chem., Int. Ed. (2)等高水平期刊發表30余篇研究論文。
陶軍，北京理工大學化學與化工學院特聘教授，國家杰出青年科學基金獲得者。主要從事分子磁性與功能材料研究，在 Chem. Soc. Rev. , Nat. Commun., J. Am. Chem. Soc. , Angew. Chem., Int. Ed. 等高水平學術期刊發表多篇學術論文。
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