反鐵電材料具有獨特的電偶極子反平行排列結構，在溫度或電場作用下表現出豐富的結構相變與臨界物理性能，在高功率電容器、固態製冷和能量存儲器件等方面展現出廣闊的應用前景。作為鐵性材料家族的重要組成，反鐵電分子材料由於易裁剪、易加工、環境友好以及生物相容性突出等特點引起了人們的關注。但受制於反鐵電材料自身結構的複雜性，人們對該類材料研究還不夠深入和全面，構築具有大極化和高居里相變溫度的反鐵電分子材料仍然面臨挑戰。
中國科學院福建物質結構研究所研究員羅軍華、孫志華團隊利用柔性結構基元的逐次漸變過程，獲得了具有高居里相變溫度的無金屬反鐵電分子材料。研究結果表明，柔性結構基元經歷了「結構有序—部分無序—高度無序」的轉變階段，與抗衡離子的位移協同誘導化合物在364 K和368 K附近依次發生了反鐵電—鐵電—順電的結構相變，進一步通過變溫晶體結構、非線性光學與電學性能等測試證實了此過程。反鐵電體的特徵雙電滯回線清晰地表明該分子材料具有較大的飽和極化強度，在20kV/cm的外加電場作用下能夠實現大的正負電卡響應，對應溫度變化約為4.2K和-3K，揭示無金屬分子反鐵電材料在固態製冷領域的潛在價值。該項工作為發展環境友好的無金屬反鐵電材料並拓展其功能應用提供了有益參考。
相關成果發表在《美國化學會志》上。研究工作得到國家自然科學基金、中科院基礎前沿科學研究計劃「從0到1」原始創新項目、中科院戰略性先導科技專項等支持。
無金屬反鐵電分子材料的反鐵電相—鐵電相結構轉變
來源：中國科學院福建物質結構研究所
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