下载文档原格式
二芳烯基光铁电体的分子内成键—断键型铁电相变新机理的初步探索1.引言1.1 概述概述部分的内容可以按照以下方式进行编写:概述部分将引言整体进行简要阐述，介绍本文的主题和研究背景。
首先，我们将介绍光铁电体和铁电相变的基本概念。
光铁电体是指能够通过光照射而产生铁电相变的材料，具有广泛的应用潜力。
铁电相变是一种材料内部产生极性反转的现象，在该过程中，材料的晶格结构和电子分布发生重组，从而改变了电荷分布和极性。
这种相变性质使光铁电体在光电子学、存储器和传感器等领域具有重要应用价值。
接下来，本文将重点探索二芳烯基光铁电体的分子内成键—断键型铁电相变新机理。
从化学结构上来看，二芳烯基光铁电体具有独特的分子内成键—断键结构，其分子内的键能在外界刺激下产生断裂和重组，从而引发铁电相变。
近年来，关于分子内成键—断键型铁电相变的研究不断增多。
然而，目前对于二芳烯基光铁电体的这一新型相变机理仍知之甚少。
因此，本文旨在探索分子内成键—断键型铁电相变的新机理，以二芳烯基光铁电体为研究对象。
通过分析已有的研究现状，了解二芳烯基光铁电体的特性和分子内成键—断键型铁电相变的相关研究进展。
同时，本文还将介绍我们的研究方法和初步结果，以及对于分子内成键—断键型铁电相变新机理的意义和未来的展望。
通过本文的研究，我们希望能够深入理解二芳烯基光铁电体的特性和分子内成键—断键型铁电相变的机制，为光铁电体的设计和应用提供新的思路和理论基础。
此外，对于铁电相变新机理的探索也将对材料科学领域的进展产生积极影响，并有望在新型功能材料的合成与应用中发挥重要作用。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：本文的结构主要包括引言、正文和结论。
具体的文章结构如下：引言部分主要概述了本文研究的背景和意义。
首先介绍了二芳烯基光铁电体的特性，这是研究的对象。
接着，引言部分介绍了分子内成键—断键型铁电相变的研究现状，包括相关的研究成果和进展。
最后，明确本文的目的和研究方法。
压电材料的研究和应用现状一、概述压电材料是一类具有压电效应的特殊功能材料，它们能够将机械能转化为电能，或者将电能转化为机械能。
自1880年居里兄弟发现压电效应以来，压电材料在科学研究和工业应用中就占据了重要地位。
随着科技的飞速发展，压电材料的研究和应用已经深入到众多领域，如传感器、换能器、振动控制、声波探测、生物医学等。
在压电材料的研究方面，科研人员一直致力于探索新型压电材料，优化其性能，拓宽其应用范围。
目前，压电材料的研究重点主要集中在压电陶瓷、压电聚合物、压电复合材料等领域。
这些新型压电材料在压电常数、介电常数、机械品质因数等关键指标上不断取得突破，为压电材料的应用提供了更多可能性。
在应用方面，压电材料在传感器和换能器领域的应用尤为广泛。
例如，压电传感器可用于检测压力、加速度、振动等物理量，广泛应用于工业自动化、航空航天、环境监测等领域。
压电换能器则可用于声波的发射和接收，广泛应用于声呐、超声检测、通信等领域。
压电材料在振动控制、声波探测、生物医学等领域也展现出广阔的应用前景。
压电材料作为一种重要的功能材料，在科学研究和工业应用中发挥着不可替代的作用。
随着科学技术的不断进步，压电材料的研究和应用必将迎来更加广阔的天地。
1. 压电材料的定义与特性压电材料是一种特殊的功能材料，具有将机械能转化为电能或将电能转化为机械能的能力。
这类材料在受到外力作用时，其内部正负电荷中心会发生相对位移，从而产生电势差，这种现象称为“压电效应”。
反之，当压电材料置于电场中时，材料会发生形变，这种现象称为“逆压电效应”。
压电材料的这种特性使得它们在许多领域都有广泛的应用，如传感器、换能器、振动控制等。
压电材料的特性主要包括压电常数、介电常数、机械品质因数等。
压电常数反映了材料的压电效应强弱，是衡量压电材料性能的重要指标。
介电常数则描述了材料在电场作用下的电荷存储能力。
机械品质因数则反映了材料在振动过程中的能量损耗情况。
分子铁电的对称性与物理性质分子铁电晶体,是由分子或分子离子通过范德华力、静电力等作用聚集而形成的电介质晶体。
分子铁电作为电子技术领域重要的功能性材料,其极性晶体结构可以呈现自发电极化,并且自发极化的方向能随外电场方向改变。
这种特殊的晶体结构可以具有非挥发铁电开关效应、压电性、热释电性和非线性光学效应等特性。
从近年来有关分子铁电的研究成果可以看出,关于分子铁电相变对称性的研究日趋成熟。
铁电相变过程中的结构对称性破缺、各种物理性质(介电、压电,非线性光学和热释电等)的对称性变化等研究逐步成为研究分子铁电的系统方法学。
然而,铁电相变的对称性破缺所产生的影响远不止以上提及的物理性质的演化。
随着近年来新技术的发展,围绕分子铁电晶体的对称性和物理性质的研究亟待需要在新技术的基础上建立新的表征方法,发展和掌握原位、实时、微区物理性质测量技术已成为分子铁电研究的前沿领域。
在本论文中,我们设计、合成了三类新型分子铁电多功能材料。
基于材料的单晶或薄膜等形态,我们研究了这些铁电晶体对称性允许的物理性质,例如介电、压电、SHG,热释电和铁电等特性。
除此之外,我们还将额外的物理性质引入分子铁电晶体当中。
通过分子设计与晶体工程,分子铁电材料可以实现诸多有趣的功能。
例如具有旋光开关特性的光学活性分子铁电体,具有反铁电特性的分子铁电体,具有窄带隙半导体特性的分子铁电体。
这些物理性质在一定程度上丰富了分子铁电的研究范围,并为分子铁电与其它研究领域的结合提供了一定的材料支持和技术积累。
第二章中,通过引入单一手性有机分子作为极性组分,我们成功构建了一系列具有光学活性的多轴分子铁电体。
我们发现(R)-(-)-3-羟基奎宁环卤化物系列中的铁电性是由于单一手性有机分子的螺旋排列导致的。
由于存在来自分子手性和空间螺旋排列这两种旋光起源在相变前后的贡献不同,(R)-(-)-3-羟基奎宁环卤化物系列的晶体比旋光度和旋光方向都会在在顺电-铁电相变过程中发生变化。
关于铁电材料的发展历史和现状关于铁电材料的发展历史和现状的发展历史，提出了研究中需要解决的一些问题。
关键词：铁电材料罗息盐磷酸二氢钾钙钛矿前言铁电材料是一类重要的功能材料.它具有介电性、压电性、热释电性、铁电性以及电光效应、声光效应、光折变效应和非线性光学效应等重要特性，可用于制作铁电存储器、热释电红外探测器、空间光调制器、光波导、介质移相器、压控滤波器等重要的新型元器件。
这些元器件在航空航天、通信、家电、国防等领域具有广泛的应用前景。
因此铁电材料成了近年来高新技术研究的前沿和热点之一。
早在远古时期，人们就知道某些物质具有与温度有关的自发电偶极距，因为它们被加热时具有吸引其它轻小物体的能力。
1824年B rester 观察到许多矿石具有热释电性。
l880年约居里和皮居里发现当对样品施加应力时出现电极化的现象。
但是，早期发现的热释电体没有一个是铁电体。
在未经处理的铁电单晶中。
电畴的极化方向是杂乱的，晶体的净极化为零，热释电响应和压电响应也十分微小，这就是铁电体很晚才被发现的主要原因。
直到l920年，法国人Valasek发现了罗息盐特异的介电性能，才掀开了铁电体的历史。
在铁电发展史上的重要历史事件按年代顺序列于表l中。
1、四个发展阶段关于铁电的发展历史，大体可以分为以下四个阶段。
1.1罗息盐时期一发现铁电性19年，Josep hVa1asek在美国明尼苏达州大学读研究生，师从物理学家W FG San教授。
从事宇宙射线物理理论研究工作而闻名于世的San教授建议Val asek研究罗息盐单晶的物理性能。
在接下来的两年里，Vala sek测量了罗息盐的线性介电响应、非线性介电性能、压电性能、热释电现象等宏观性能。
1920年4月23日在华盛顿举办的美国物理学会会议上，铁电性概念诞生了。
新型研究型大学赋能新质生产力的路径探赜作者：阙明坤倪涛来源：《北京教育·高教版》2024年第05期摘要：新型研究型大学作为大学组织颠覆性创新的产物，在赋能新质生产力方面具有独特优势。
研究发现：新型研究型大学发挥新主体、新介质、新对象优势，坚持以顶尖人才为基、以前沿技术为用、以交叉学科为限，在基础科研攻关、管理体制改革、科技成果转移转化上持续发力，助推技术革命性突破、生产要素创新配置、产业深度转型升级，促进新质生产力形成。
面向未来，应从政府服务、内涵建设、开放合作等方面推动新型研究型大学改革，推动新质生产力高质量发展。
关键词：新质生产力；新型研究型大学；科技创新；高质量发展新质生产力是科技创新在其中发挥主导作用的生产力，是新一轮科技革命和产业变革加速推进催生的全新命题，具有鲜明的时代特征。
2023年9月，习近平总书记在黑龙江省考察时首提“新质生产力”，强调“要整合科技创新资源，引领发展战略性新兴产业和未来产业，加快形成新质生产力。
”[1] 2024年3月，习近平总书记在参加江苏代表团审议时进一步指出，“要牢牢把握高质量发展这个首要任务，因地制宜发展新质生产力。
”[2]近年来，世界形势动荡变革，大国博弈的广度和烈度上升，美国及其盟友对我国高科技领域实施“卡脖子”日趋频繁，如何在全球科技创新激荡的现实境遇中促成新质生产力成为各界关注的重要议题。
目前，国内学界关于新质生产力的研究已取得一定成果，相关探讨主要集中在新质生产力的缘起、内涵释义、时代特征、现实意义、培育机制以及新质生产力与高质量发展的内在关联与互促路径等方面。
其中，聚焦教育与新质生产力关系的研究不多，基本厘清了教育发展与新质生产力之间的耦合关系[3]，阐述了新质生产力背景下高等教育的改进路向[4]，说明了区域高等教育高质量发展对新质生产力形成的贡献[5]。
既有研究主要从“教育”“高等教育”“高校”宏观视角进行分析，打开了教育学领域的新质生产力“暗箱”，为进一步从微观、具象角度分析新型研究型大学赋能新质生产力提供了理论基础。
2011教育部自然科学奖
2011年度教育部高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）授奖项目目录（自然科学奖）如下：
1. 基于能量耗散理论的齿轮系统非线性动力学研究
2. 肿瘤微环境响应型纳米药物的设计、制备及其生物效应研究
3. 细胞周期调控的信号转导机制
4. 细胞骨架与膜骨架相互作用的分子机制
5. 植物细胞死亡的分子调控机制
6. 植物适应性低温应答的分子基础
7. 结构生物学中的重要科学问题研究
8. 生物大分子相干运动的物理机制
9. 染色质重塑复合物研究
10. 金属纳米结构加工与性质调控
如需更多信息，可以登录教育部官网进行查阅。
推荐国家自然科学奖项目公示项目名称新型分子基铁电体的基础研究推荐单位教育部推荐单位意见：我单位认真审阅了该项目推荐书及附件材料，确认全部材料真实有效，相关栏目均符合国家科学技术奖励工作办公室的填写要求。
近十年来，该课题组在分子基铁电体这个涉及众多学科且极富挑战性的研究领域中做出突出贡献。
例如：在溶剂热法条件下，合成了一系列非中心对称金属配合物；成功捕获了一类有机四氮唑合成的中间体，发现了首例铁电的金属-有机四氮唑配合物；提出了寻找分子铁电体的半经验方法；设计和发现了分子转子型铁电体，并对其机理进行了深入研究；合成出的二异丙胺溴盐化合物具有接近或超过经典陶瓷铁电体BaTiO3的相变温度和饱和极化值。
该工作被美国的《C&EN》评价为“自铁电体发现近一百年来，第一个能和陶瓷铁电体BaTiO3相媲美的不含金属的铁电体”。
该课题组在分子铁电体方面做出了系统而突出的工作，先后在Science, J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed, Phys. Rev. Lett.和Adv Mater等上发表。
八篇代表性论文SCI正面他引千余次。
相关工作已获高等学校自然科学奖一等奖。
该课题在分子铁电体的性能调控和器件化应用的研究方面还有较大的研究空间，可以完善和深入相关研究工作。
对照国家自然科学奖授奖条件，推荐该项目申报2017年度国家自然科学奖二等奖。
项目简介：铁电材料是涉及物理、化学、材料学、晶体学等多学科的一个前沿交叉研究领域。
自1920年第一个铁电体Rochelle盐（也是分子基铁电体）发现以来，分子基铁电体的相变温度T c和饱和极化值P s一直无法与陶瓷铁电体BaTiO3媲美。
该项目从非中心对称配位聚合物的组装到分子基铁电体的寻找和性质研究，开展了系统而深入的工作，为寻找新型分子铁电体提供了有效的方法，丰富了分子铁电体的种类。
特别是发现了二异丙胺氯盐和溴盐具有接近或超过BaTiO3的T c和P s。
这一重要进展是分子基铁电体迈向实际应用的关键一步。
在国家自然科学基金《铁电与高介电配合物》和《非中心对称金属配聚物的组装及其分子器件基础研究》的支持下，经过近十年的研究，取得如下创新性成果：1、金属有机骨架铁电-介电体。
该项目发现，原位溶剂热合成法易于构筑具有非中心对称结构的金属配合物，并能捕获一系列常规法难以获得的Sharpless四氮唑合成中间体。
研究了一系列的四氮唑配位聚合物的非线性光学效应和潜在的铁电性。
在溶剂热条件下模拟手套箱操作，获得了稳定的Cu(I)-烯烃配合物和其它非中心对称金属配合物，研究了该类金属有机骨架类材料的介电和铁电性质。
2、分子转子型铁电体。
分别以冠醚包合物和1,4-二氮杂二环-[2,2,2]-辛烷为构筑单元，发现和设计了一系列冠醚包合物（苯铵及其衍生物盐+18-冠-6）和含质子化1,4-二氮杂二环-[2,2,2]-辛烷的新型分子转子型铁电体。
这类铁电体在高温下由于转动抵消了电偶极矩而不显示净极化，在低温下转动被冻结而产生净电偶极矩并出现自发极化。
3、新型分子铁电体的半经验寻找方法。
率先把温度（T）依赖的二阶非线性系数（χ(2)）作为分子铁电体系相变中对称性破缺发生与否的判据。
应用居里原理和诺埃曼原理，确定铁电相空间群与顺电相空间群的子母群关系和对称性破缺发生的必然性，运用晶体学数据库预测化合物是否为潜在铁电体，避免了盲目或随机寻找新铁电体。
4、高温、大饱和极化有机铁电体。
发现二异丙胺盐酸盐和溴盐具有高相变温度、大饱和极化和低顽场E c，性能优于目前被广泛应用的有机聚合物PVDF，可与钛酸钡相媲美，具备了很好的应用开发前景。
同时其具有廉价易得和易于制备等优点，可作为铁电氧化物和聚合物在实际应用中的有益补充。
项目研究成果主要发表Science（1篇）、J. Am. Chem. Soc.（10篇）、Angew. Chem. Int. Ed.（3篇）、Phys. Rev. Lett.（3篇）、Adv. Mater.（1篇）、Chem. Soc. Rev.（2篇）和Chem. Rev.（1篇）。
8篇代表性论文SCI他引次数共1100次，其中3篇为ESI高被引论文。
该项目获2015年度高等学校科学研究自然科学奖一等奖。
分子铁电体的工作曾被Science的“editors' choice”撰文介绍。
部分研究成果入选《国家自然科学基金资助项目优秀成果选编（五）》。
培养国家杰出青年基金获得者一名、国家自然科学基金优秀青年基金获得者两名、青年973首席一名和江苏省优秀博士论文获得者一名。
客观评价：该项目的研究成果得到国内外同行的广泛关注，代表作2、3、8被评为ESI高水平论文。
比较突出的评价如下：1、金属有机骨架铁电体代表性论文3在合成极性的四唑配位聚合物基础上，首次尝试把具有铁电空间群的配位聚合物取代传统的无机铁电材料，并开发出其潜在铁电性质。
该论文一经刊登在J. Am. Chem. Soc.杂志上，就收到Science编辑的来信，邀请将此工作在Editors’Choice栏目配图介绍（附件21）。
后来，英国院士Cheetham和Rao在Science上以“There’s room in the middle”为题撰文指出：“通过构筑非中心对称配位聚合物可获得新型非传统铁电体，可能打开功能型配位聚合物的又一个新用途并扩展了它的研究空间（代表性引文5）。
”目前论文被评为ESI高水平论文，他引305次。
类钙钛矿结构介电开关材料（Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 6608-6610）被NPG Asia materials专题评述“基于钙钛矿结构的介电开关材料有望用于新型的传感材料”（附件35）。
2、分子转子型铁电体设计合成的分子转子型铁电体的工作，受到了国外分子转子领域的专家对该工作的多次引用与正面评价。
J. Am. Chem. Soc.副主编Garcia-Garibay在引用该工作时指出：“超分子配合物晶态材料的内部结构的转动能导致铁电功能”；“有机化合物的超分子作用如氢键、电荷转移等也可以产生电偶极矩（代表性引文6）”。
日本学者Akutagawa在J. Am. Chem. Soc.中提到：“固态分子转子-定子体系如超分子阳离子体系已被用来设计具有特殊物理性质的材料（代表性引文7）”。
美国科学院院士Stupp 在论文中特别提到了该冠醚类分子转子型分子铁电体化合物的有趣工作，指出：“熊仁根课题组提出苯胺基衍生物的钟摆式运动可以改变晶体中分子偶极取向，他们用固态核磁结合单晶分析证明了不同的分子运动和相变的相互关系引起了结构的有序和铁电性的产生（代表性引文1）”。
3、新型分子铁电体的半经验寻找方法该团队率先提出的把温度（T）依赖的二阶非线性系数（χ(2)）作为分子铁电体系相变中对称性破缺发生与否的判据，发表在Phys. Rev. Lett. 2012, 109, 169601，纠正了波兰学者的错误结论（Phys. Rev. Lett. 2002, 89, 215507），得到了分子铁电研究各领域的认可。
其中，美国科学院院士Stupp在Nature Chem.撰写的综述文章（代表性引文8）也特别引用该论文。
最近该团队发表的综述文章“Symmetry breaking in molecular ferroelectrics”作为内封面文章在Chem. Soc. Rev.（2016）发表，肯定了该团队在分子铁电体寻找方法学上的重要贡献。
（附件27）4、高温、大饱和极化的有机分子铁电体针对高温有机分子铁电体的相关代表性论文2，同期的Science和Chemical & Engineering News都作了正面评价。
在Science杂志的特邀评论中，Bonnell教授对该工作进行了高度评价，指出：“DIPAB的自发极化与钛酸钡相近，介电常数高于铁电聚合物，而其矫顽场为聚合物的百分之一，钛酸钡的一半，可很好地节约能源。
DIPAB 的性能大大胜过其它有机材料，已接近或者说达到了氧化物铁电体的水平。
铁电相的稳定性与其优良性能的结合表明：具有易加工性和持续环保性等优点的DIPAB可能会在某些应用方面取代氧化物。
此外，这一有机化合物具有突出的铁电行为、显著的压电现象和电致伸缩效应。
近来，这三种性质已经在对生物学或生理学材料成分的局部观察中得到证实。
因而，铁电耦合很可能是一些生物学过程的重要部分。
在这种情况下，多功能的DIPAB也许将成为沟通氧化物和复合软材料内偶合的桥梁（代表性引文3）”。
Chemical & Engineering News以“一个无金属的铁电”进行了专题报道，做了如是评价：“尽管有机铁电体已有一百多年的历史，但至今尚无该类铁电体被证实具有与金属氧化物相当的性能。
东南大学的熊仁根团队和华盛顿大学的李江宇教授致力于寻找具有高熔点的有机铁电材料。
他们发现的新型有机铁电体DIPAB不但自发极化能与钛酸钡相媲美，且易从水溶液中结晶，使其易于获得并使用（附件36）”。
美国科学院院士Stupp则撰文指出：“自从第一个铁电体罗息盐发现以来，无机材料几乎掌控着铁电领域，然而这一格局随着近年来有机铁电体、杂化骨架和液晶铁电体的发展逐渐被打破，有些有机铁电体（二异丙胺溴盐等）的高性能甚至可以与无机材料相媲美（代表性引文1）”。
Science杂志一篇题目为“可控分子固体”的文章也特别提到了该分子铁电体材料（代表性引文4）。
更值得注意的是，该工作不但受到2016年诺贝尔奖得主之一J. Fraser Stoddart 的关注，在其最近题为“Flexible ferroelectric organic crystals”特别提到了该高温有机分子铁电体的工作，而且二异丙胺盐类的突出物理性质还引起了物理学家对该类材料的研究兴趣。
Alexei Gruverman教授撰文指出：“分子铁电体如二异丙胺盐酸盐等，具有实用的物理化学性质，如高温极化、矫顽场低、介电常数大、低成本、灵活性和无毒，这些优越的性质使其能够有效地替代有机电子设备中的聚合物铁电体。
其中，二异丙胺溴盐性质最为突出，它具有23 µC cm−2的高自发极化和5 kV cm−1的低矫顽场，而且铁电-顺电转变温度高达153 ℃，是目前分子铁电体中最高之一（代表性引文2）”。
同时，Alexei Gruverman教授在该文中对二异丙胺溴盐的静态和动态铁电畴进行了系统的研究。
由此可见，二异丙胺溴盐突出的物理性质受到了物理学家的关注，他们希望通过该类化合物畴的观察，加快这类材料的器件化和实用性。
同时，代表性引文1、2和6中正面引用了多篇该团队的分子铁电研究工作。
