13日，記者從東南大學獲悉，該校熊仁根團隊、游雨蒙課題組成功制備出無金屬鈣鈦礦型鐵電體。該項研究結果以“Metal-FreeThree-DimensionalPerovskiteFerroelectrics(無金屬三維鈣鈦礦鐵電體)”為題，于美國東部時間2018年7月13日被世界頂級學術期刊“Science(科學)”雜志在線發表，標志著中國在分子材料領域又一次走在了世界前列。

該類新型材料的手性受到學界關注。

據江蘇省“分子鐵電科學與應用”重點實驗室帶頭人熊仁根教授介紹，鈣鈦礦材料的用途十分廣泛，上至航天飛機下至常見的打火機，都會使用到。“目前常見的鈣鈦礦材料主要有兩種，無機鈣鈦礦和有機-無機雜化型鈣鈦礦。這兩類鈣鈦礦材料均帶有金屬元素，不僅加大了加工、制備的困難。此外，所含的某些金屬元素(比如鉛)有一定毒性，更是會造成嚴重的環境問題，也無法完全適應人體環境。”

“因此，多年來人們一直在尋找鈣鈦礦家族中的第三類――全有機鈣鈦礦材料，其中包括了無金屬鈣鈦礦型鐵電體：當材料中所有的金屬陽離子都被分子所代替后，其特質會更適應目前對材料的薄膜、柔性、生物兼容等方面的要求。”熊仁根教授告訴記者，其實早在2002年，“Science(科學)”雜志就預言過無金屬鈣鈦礦材料的種種新奇特性。

據了解，此次的重大科研進展，就是熊仁根教授帶領團隊歷經近二十年的刻苦攻堅，利用帶電分子集團取代無機離子，成功地制備出了一大類共計23種全有機新型鈣鈦礦材料。

這類柔軟度非常高的合成材料將為電子產品帶來巨大變革。

“這其中，共有17種材料顯示出了良好的鐵電性、極化強度和相變溫度，具有極高的應用潛力。”熊仁根教授介紹。

課題組游雨蒙教授告訴記者，更值得一提的是，團隊合成了4種材料的左手對映體、右手對映體及外消旋化合物，并分別證明了它們的鐵電性。

“十多年前，‘Science(科學)’雜志就明確提出了利用手性分子組裝具有手性對映體的無金屬鈣鈦礦材料。”游雨蒙教授解釋，所謂的手性，是指一個物體不能與其鏡像相重合。“比如我們的雙手，左手與互成鏡像的右手不重合。手性是宇宙間的普遍特征。”

所以，此次合成的、同時具有鐵電性和手性的化合物，是極為罕見的。

“結合全有機鈣鈦礦材料多變的結構和組分、獨特的鐵電性質以及手性對映體對于光的不同處理，預計這類合成材料未來將在數據存儲、邏輯運算、光量子通信、光學雷達、能源轉換等應用中嶄露頭角。”課題組游雨蒙教授向記者，從實際使用來說，這種材料可為人類帶來更薄、更小、更為柔軟可彎折的電子產品；并可適應人體環境，制作出更舒適有效的醫療植入器械。

據悉，這一論文是江蘇省“分子鐵電科學與應用”重點實驗室(前身為東南大學有序物質科學研究中心)的一項重要成果。本文的第一作者葉恒云(現單位為江西理工大學，共同第一作者)、湯淵源博士(共同第一作者)、李鵬飛博士(共同第一作者)以及合作者高繼興博士、花秀妮博士、石萍萍老師、游雨蒙教授(共同通訊作者)、熊仁根教授(共同通訊作者)等均來自該實驗室。重點實驗室的前身為熊仁根教授2006年組建的東南大學有序物質科學研究中心，該重點實驗室也是東南大學“生物電子學”國家重點實驗室的組成部分。