基于室温铁性材料的有机无机多铁性材料的制备与物性研究

Multiferroic materials exhibit significant potential applications in the fields of novel multifunctional magnetic-electric devices, spintronics devices, and high performance information storage and processing, etc. This project deals with the synthesis of the novel organic-inorganic multiferroic materials based on the room temperature ferromagnetic and ferroelectric materials. The multiferroic materials will be synthesized via inserting the small functional organic molecular into the structure of the ferromagnetic crystal. The inserting of the small functional organic molecular possibly leads to the variation of the crystal structure or the formation of intermolecular hydrogen bonds. The displacement transition or order-disorder transition of the crystal results in the electric polarization. The multiferroic materials will be synthesized via the magnetic atom doping of the room temperature organic small molecular ferroelectric materials as well. Finally, with our extensive experience in the film preparation, 2-2 type multiferroic composites based on the room temperature organic small molecular ferroelectric materials will be developed via the solvent growth or vacuum evaporation methods.

多铁性材料在新型磁电器件、自旋电子器件、高性能信息存储与处理等领域展现出巨大的应用前景，近来已成为国际上热门研究领域。本项目基于室温铁磁或铁电性材料制备有机无机多铁性材料。通过在铁磁材料中，引进有机小分子功能团，以期改变晶体结构的对称性或形成分子间氢键， 通过晶体原子的位移转换或者晶体有序-无序转换而产生电荷自发极化现象，使分子具有铁电性质，制备得到铁磁性和铁电性共存，并具有磁电耦合效应的多铁性材料；或对室温铁电有机小分子材料进行磁性原子掺杂，形成类似于稀磁材料的多铁性材料；最后，结合我们在薄膜制备上的丰富经验，采用溶液生长方法和真空蒸镀方法制备基于室温铁电有机小分子材料的2-2叠层型磁电复合材料。

多铁性材料在新型磁电器件、自旋电子器件、高性能信息存储与处理等领域具有广阔的应用前景，近来已成为国际上热门研究领域。本项目通过的分子设计,溶液生长，制备出二十多个有机无机新型晶体结构化合物，探讨了晶体的化学反应机理，通过X射线单晶晶体解析，发现有些晶体具有一维、二维或不对称晶体结构，进一步的物性表征发现，有些化合物具有有趣的反铁磁性、铁电性、磁性和铁电性共存、磁热效应及荧光铁电特性等；制备出了具有铁电性的柔性晶体结构材料，其在弯曲的状态下还表现出铁电性质；制备出了有机无机杂化材料铁电薄膜，测试发现该薄膜具有明显的铁电畴；发展出基于固态离子液凝胶的自旋电容原型器件，实现了电场对磁矩的调控；发展出了有机无机钙钛矿荧光纳米晶水相制备方法，制备出了高稳定性的基于有机硅树脂的荧光复合材料和基于硅油的荧光纳米流体等，其在光电器件领域具有潜在的应用。以第一作者和通讯作者发表论文17篇，申请专利3项，授权1项。