?北理工團隊在刺激響應(yīng)分子基單晶材料研究中取得重要進(jìn)展
發(fā)布日期：2023-02-28 供稿：化學(xué)與化工學(xué)院 姚子碩 攝影：姚子碩
編輯：段凱龍 審核：王振華 閱讀次數(shù)：
近日，北京理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院姚子碩研究員在刺激響應(yīng)分子基單晶材料研究中取得重要進(jìn)展。相關(guān)工作以“Inversion of Molecular Chirality Associated with Ferroelectric Switching in a High-Temperature Two-Dimensional Perovskite Ferroelectric”為題，發(fā)表在國際著名化學(xué)期刊《美國化學(xué)會志》。北京理工大學(xué)為唯一作者單位，化學(xué)與化工學(xué)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(xué)碩士研究生鄧文峰。
手性在自然界中普遍存在，并且在化學(xué)、物理和生物等許多領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用。通過外場刺激控制分子手性在基礎(chǔ)科學(xué)和技術(shù)應(yīng)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(guān)注。已報道手性反轉(zhuǎn)現(xiàn)象主要發(fā)生在溶液、液晶、聚合物和凝膠等軟物質(zhì)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(xiàn)晶態(tài)分子手性的反轉(zhuǎn)仍然是目前研究中存在的難點和挑戰(zhàn)。
該研究團隊在前期通過分子結(jié)構(gòu)變化調(diào)控材料力、電、磁物理性質(zhì)的基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)柔性且在結(jié)晶過程易于形成螺旋手性構(gòu)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(jié)構(gòu)片段螺旋取向與分子電偶極矩的結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)，通過電場控制該結(jié)構(gòu)片段取向變化，首次實現(xiàn)了電場控制晶態(tài)分子的 P -M螺旋手性以及鐵電自發(fā)極化的協(xié)同反轉(zhuǎn)。鐵電性質(zhì)與手性調(diào)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(yīng)用于開發(fā)新型手性電子器件。
該研究得到了國家自然科學(xué)基金（22071009、92061106和21971016）以及北京理工大學(xué)青年學(xué)者科研基金項目的支持。感謝北京理工大學(xué)分析測試中心工作人員的技術(shù)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(jié)構(gòu)
圖2 分子手性與晶體偶極矩的結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)
附雙穩(wěn)態(tài)功能材料課題組簡介：
姚子碩，北京理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院副教授，日本九州大學(xué)博士、博士后，主要從事力、電、磁等刺激響應(yīng)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(fā)表30余篇研究論文。
陶軍，北京理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院特聘教授，國家杰出青年科學(xué)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(xué)術(shù)期刊發(fā)表多篇學(xué)術(shù)論文。
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