本网讯（国际有序物质科学研究院）近日，在《铁电化学》理论框架的指导下，南昌大学国际有序物质科学研究院陈晓刚教授、廖伟强研究员、艾勇研究员等通力合作，提出不对称配位设计策略，精准构筑了首例杂原子冠醚类分子铁电体。研究成果以“Asymmetric Coordination Designed Heterocrown Ether Host-Guest Ferroelectrics with Ultrahigh Tc”为题发表在《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）上，该工作由南昌大学独立完成。

图1. 不对称配位设计策略精准构筑杂原子冠醚类主客体铁电体

铁电晶体必须结晶在十个极性点群之一。然而，传统冠醚分子因结构对称，易与金属离子形成中心对称配位环境，导致绝大多数金属冠醚主客体化合物结晶于中心对称点群，不具有铁电性。在《铁电化学》理论框架的指导下，本研究通过替换冠醚环中的一个氧原子为‒NH‒基团，构建不对称配位环境，打破结构对称约束，设计合成了首例杂原子冠醚类主客体铁电体。如图1所示，与母体化合物M(NO3)2(18-冠-6)（M = Pb2+ 或Cd2+）的对称配位不同，M(NO3)2(1-氮杂-18-冠-6) 中M2+离子的配位环境呈现明显不对称性，从而实现反演中心（i）与镜面（σ）的可控对称性破缺并成功诱导出铁电性。值得关注的是，Pb(NO3)2(1-氮杂-18-冠-6) 表现出高达470 K的居里温度，创下当前冠醚基铁电体的最高纪录。如此高的居里温度源于主客体化合物中常见的无序旋转运动，以及1-氮杂-18-冠-6中-NH-基团独特的面外翻转运动的协同作用。

这项研究工作是《铁电化学》理论框架指导化学设计分子铁电体的又一成功例子，拓展了冠醚类铁电体家族，也为精准构筑高性能分子体提供了新思路。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c11537

审核：许航、涂金凤、朱文芳、徐翰