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 本網訊（國際有序物質科學研究院）近日，我校國際有序物質科學研究院廖偉強教授獨立指導化學學院本科學生，發現了首對具有單一手性的亞硝酸鎳鈣鈦礦分子鐵電體： R - 和 S - N-fluoromethyl-3-quinuclidinol]Ni(NO₂)₃ ([( R 和 S )-FMQ]Ni(NO₂)₃)。相關研究成果以“Homochiral Nickel Nitrite ABX₃ (X = NO₂^?) Perovskite Ferroelectrics”為題發表在化學領域頂級刊物 Journal of the American Chemical Society 《美國化學會會志》上。

具有單一手性的[ R - 和 S -FMQ]Ni(NO₂)₃在室溫下，結晶于極性-手性點群 C ₂（空間群 P 2₁）。[( R 和 S )-FMQ]Ni(NO₂)₃呈現出典型的六方密堆積的ABX₃型鈣鈦礦結構。[( R 和 S )-FMQ]Ni(NO₂)₃的對映異構關系可由VCD（振動圓二色譜）譜圖證實。值得注意的是，[( R 和 S )-FMQ]Ni(NO₂)₃的居里點（ T _c）高達 405 K，相較于無氟取代的對應鈣鈦礦材料[( R 和 S )-FMQ]Ni(NO₂)₃（ T _c = 372 K），其 T _c提高了33 K。

[( R 和 S )-FMQ]Ni(NO₂)₃的鐵電性已通過電滯回線測試得到證實，其具有大的飽和極化值（ P _s）12 μC/cm²。這一研究成果不僅揭示了利用具有單一手性的結構單元，在精準設計具有高居里點的分子鐵電材料中的巨大優勢，更為開發和優化新型手性亞硝酸鎳基分子鐵電體提供了合理可行的途徑。

據悉，手性現象廣泛存在于自然界中，小至生物體的逐級組成單元，如：酶、蛋白質、DNA及RNA等，大至廣袤無垠的宇宙，這無疑是自然界最基本的屬性之一。1920年，Joseph Valasek在具有單一手性的分子晶體羅息鹽（ L -酒石酸鉀鈉四水合物）中首次發現了鐵電性。這不僅開創了近百年來無機陶瓷鐵電材料（如PZT和BTO等）在信息存貯、制動器等諸多電子器件領域的蓬勃發展，更預示了鐵電性與單一手性間存在著緊密的內在對稱性聯系。在鐵電性允許存在的10個極性點群中，有5個是極性-手性點群（即 C ₁、 C ₂、 C ₄、 C ₃和 C ₆），對應于22種手性-手性鐵電相變。顯然，與非手性或外消旋化合物相比，由單一手性分子構成的晶體在五個極性-單一手性點群中結晶的可能性更大，這為定向設計具有單一手性的分子鐵電材料提供了一種合理的方法，這是分子材料相較于無機陶瓷所特有的優勢。

 論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c02580

編  輯：明海偉

責任編輯：許  航