潜轴手性偶氮杂环类配体多铁性化合物的合成、性质和磁电耦合机理研究

Multiferroics, being a promising multi-functional material, will show much magnificent applications and value in many fields. Due to the difficulty of obtaining the single-phase inorganic multiferroics, and the complexity and nonregularity of the multi-phase multiferroics structure, it is a great challenge to further study these inorganic multiferroics, whose structures are more complex and hard to regulate, by traditional physical research method. Based on the view of the polar point group and molecular assembly, this project will be programmed from the chemical point of view. By applying the strategies of organic chemistry synthesis and crystal engineering theory to the research and starting with synthesis some special ligands with potential chiral axes, we will prepare the ordered compound with the multiferroic coexistence, explore the relationship between the multiferroic and the structures, and investigate the mechanism of the multiferroic coupling. These researches will provide theoretical and experimental basis for the further research of multiferroic functional materials.The characteristics of this project are: the more tailorable and controllable performance of molecule-based multiferroics synthesized and assembled by using chemical methods rather than physical methods; the objects of study have some specific, clear and orderly structures, which is conducive to studying the relationship between the coupling mechanism and functions. In addition, it will be another major feature that it is likely to obtain some photoinduced multiferroics by introducing a photoactive diazo group to this system.

多铁性材料作为一种新兴的多功能材料，将在许多领域有着重要的应用价值。由于单相无机多铁性体的难以获得，而复相多铁性体结构的复杂性与无规律性，传统的物理研究方法对结构难以调控的无机铁性体作进一步深入研究面临着巨大挑战。本项目从化学的角度出发，立足于极性点群和分子组装的观点，应用有机合成和晶体工程等策略，从设计合成具有潜在轴手性的配体出发，避开昂贵或难以合成的手性配体，制备具有多铁性共存且结构有序的化合物，从而研究铁磁性、铁电性和铁弹性等性能之间的关系，进而探讨多铁性之间的耦合机制。这些研究工作将为人们进一步研究多铁性多功能材料提供重要的理论依据。本项目的特点是：化学合成和组装分子基多铁性材料比物理方法具有可靠的裁剪与可控性；研究的对象具有特定而明确的有序结构，有利于从明确的结构入手研究铁性之间的耦合机制及其与功能的关系。另外，体系中光活性的偶氮基的引入，有望获得光诱导的多铁性体也将是一大特点。

多铁性材料作为一种新兴的多功能材料，将在许多领域有着重要的应用价值。在项目实施过程中，针对传统的物理研究方法对结构难以调控的无机铁性体作进一步深入研究面临的巨大挑战，我们从化学的角度出发，应用有机合成和晶体工程等策略，立足于极性点群和分子组装的观点，从设计合成具有潜在轴手性的配体出发，有效地避开了以昂贵或难以合成的手性配体为原料，成功地设计制备了系列具有多铁性共存且结构有序的化合物，并对该化合物研究了如何通过配位、氢键作用及空间位阻效应等诱发配体潜在手性，实现了由非手性配体构筑手性超分子化合物的合成方法，并对合成产物研究铁磁性、铁电性和荧光等性能之间的关系，进而探讨多铁性之间的耦合机制。通过本项目研究，我们得到了一些初步的结论：利用化学合成和组装分子基多铁性材料比物理方法具有可靠的裁剪与可控性；研究的对象具有特定而明确的有序结构，有利于从明确的结构入手研究铁性之间的耦合机制及其与功能的关系。这些研究工作为后续开发高性能的分子基铁电材料提供理论及实践依据。.针对材料器件化和微型化研发的现实需求，本项目还开展了柔性复合物薄膜的拓展性研究。研究发现，可以将极性分子基材料引入到β-晶相的PVDF中，利用基材自身规则排列的极性环境实现对极性客体的诱导定向排列，获得高性能的柔性复合物薄膜材料，有助于解决单轴极性分子基铁电体成膜后因无规取向导致性能弱化的问题，具有一定的实际应用价值。