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.pdf

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《CEN》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 Tc和饱和极化值 Ps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 Tc和 Ps。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 Ec，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