近日，東南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院江蘇省“分子鐵電科學(xué)與應(yīng)用”重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科研人員首次在分子鐵電薄膜中實(shí)現(xiàn)優(yōu)異壓電響應(yīng)的應(yīng)變控制周期性鐵電疇。相關(guān)研究成果以“The First Demonstration of Strain-Controlled Periodic Ferroelectric Domains with Superior Piezoelectric Response in Molecular Materials”為題發(fā)表在材料領(lǐng)域頂級刊物Advanced Materials《先進(jìn)材料》上。

在鐵電材料中，極化方向相同的區(qū)域稱為“疇”。鐵電材料的任何性質(zhì)及應(yīng)用都與其疇結(jié)構(gòu)有關(guān)。此外，鐵電疇之間的疇壁，往往表現(xiàn)出不同于鐵電疇的獨(dú)特性質(zhì)，如反常光伏效應(yīng)、導(dǎo)電性、疇壁帶電等。因此鐵電疇壁也可以作為構(gòu)造器件的結(jié)構(gòu)基元。有序的周期性疇結(jié)構(gòu)往往可以帶來新穎的物理現(xiàn)象和功能，構(gòu)建這種疇結(jié)構(gòu)及對應(yīng)的功能性疇壁一直是鐵電材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

近年來，分子鐵電材料由于可調(diào)的化學(xué)性質(zhì)、溶液可加工性、機(jī)械柔性和容易合成薄膜等特性，成為鐵電領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本項(xiàng)工作在三氯合鎘酸三甲基氯甲基胺（TMCM-CdCl3）的薄膜中成功構(gòu)建了周期性疇結(jié)構(gòu)，通過對TMCM-CdCl3薄膜施加單軸拉伸應(yīng)變，可以產(chǎn)生大面積、高度有序的周期性針狀疇結(jié)構(gòu)。這種周期性針狀疇的密度和寬度可以分別通過調(diào)節(jié)應(yīng)力的大小和薄膜的厚度來調(diào)控。更重要的是，TMCM-CdCl3薄膜中周期性針狀疇的疇壁表現(xiàn)出壓電響應(yīng)增強(qiáng)現(xiàn)象。這種大面積可調(diào)的周期性疇結(jié)構(gòu)和異常強(qiáng)的壓電響應(yīng)不僅在基礎(chǔ)研究中具有重要意義，而且在未來功能分子材料的應(yīng)用中也具有重要意義。