基于单分子转动产生铁电性的有机铁电体的合成与性能测试

有机铁电体由于其无毒、轻便、易加工等优点受到人们的关注。而目前发现的有机铁电体的数目还比较少，并且大部分已知的有机铁电体的居里温度点很低，不能在室温下工作。本项目拟利用易于剪裁的单个分子自身的转动实现偶极方向的改变，进而产生铁电性。通过设计可以转动的分子，利用控制修饰基团的体积大小和极性大小来实现控制铁电材料自发极化的大小、居里温度和工作矫顽电场。测试铁电材料的介电、铁电性能，并通过分子场理论计算分析结构与性能之间的关系，为指导合成性能优异的铁电材料提供实验和理论依据。该课题的开展将对铁电材料的发展起着促进作用，为铁电存储器等电子元件的开发提供实验与理论依据。

本项目拟基于单组分有机分子的极性基团旋转产生铁电性的思想设计有机铁电体，通过控制极性基团来调节分子转动从而达到调节材料的铁电性能。研究分两个阶段：第一阶段为分子马达转子转动控制的设计合成和表征；第二阶段是通过调节转子上的极性基团控制转子的转动速率。根据研究方案，以对苯二炔结构为转子和转轴的主要结构合成了化合物1a和1b，并得到其单晶结构。利用介电温谱，表征了两个化合物的转子的转动行为。证明通过改变转子上的极性基团从而调节转子与定子之间氢键的强度，可以控制分子马达的转动。但是铁电性能测试由于较大的单晶培养困难而进展缓慢。部分研究结果发表在Angew. Chem. Int. Ed. , Chem. Commun.等杂志上。