中国科学院福建物构所：铁电晶体无公度相调制结构研究获进展

【成果简介】

中国科学院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室“无机光电功能晶体材料研究”罗军华团队，在铁电晶体的无公度相调制结构方面的研究取得进展。相关研究结果以“Unusual Long-Range Ordering Incommensurate Structural Modulations in an Organic Molecular Ferroelectric”为题发表在JACS上。研究工作得到了国家杰出青年基金、中科院战略性先导科技专项、国家自然科学基金委优秀青年基金、中科院海西研究院“春苗人才”专项和福建省杰出青年基金等的资助。

【图文导读】

图1 铁电晶体的非公度结构调制

图2 DSC和C_p-T图

【研究内容】

铁电体是一类重要的极性光电功能材料，在非线性光学、压电、热释电和铁电信息存储等方面有广泛应用。无公度相是铁电材料的一种特殊调制结构，对揭示材料铁电起源和阐明物理性能具有重要意义。与金属氧化物相比，目前分子基铁电体的无公度相调制结构的研究很少，不利于深入理解铁电材料的性能起因与拓展新的铁电材料体系。

罗军华团队在铁电体的顺电相—铁电相的结构转变过程中，首次发现了三个连续的过渡态无公度相，X-射线衍射谱图呈现出明显的卫星散射斑，表明原子沿极轴方向受到调制；与北京大学孙俊良团队合作，对无公度相的超结构进行分析发现，该晶体的调制结构周期是原胞周期的7倍，沿极轴方向的调制波矢q约为0.1589，是明显的非整数倍。该材料的无公度相调制结构和铁电性能均与无序化的结构基元密切相关。在顺电相时，组成化合物的阴离子结构基元处于高度无序化的状态；进入无共度相，基元的无序化被部分冻结，部分原子处于被调制状态；在铁电相时，原子运动进一步受到限制，结构基元完全有序，从而对称性破缺诱导产生铁电性能。这种结构基元连续的变化导致晶体的结构相变，依次经历顺电相-非公度相-铁电相的过程。

该研究结果详细描述了分子基铁电的非公度相结构，揭示了晶体的铁电性与结构相变的关联，阐明了材料铁电性能的结构起因，为发展新的铁电材料体系提供了重要参考。

原文链接：http://www.cas.cn/syky/201711/t20171109_4621333.shtml。

文献链接：Unusual Long-Range Ordering Incommensurate Structural Modulations in an Organic Molecular Ferroelectric（JACS，2017，DOI: 10.1021/jacs.7b08950）

本文由材料人编辑部王冰编辑，点我加入材料人编辑部。

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