可旋转多维氢键桥联离子诱发超大介电弛豫

介电响应分子晶体是一类在外界刺激（温度、压力、光辐射、客体分子）下发生高-低介电状态相互转变的材料，在信息储存、信号处理、分子开关等现代电气、电子设备方面表现出巨大的应用潜力。从分子水平上来讲，介电转变通常是由晶体中极性组分的扭转或有序-无序相变引起的晶体极化取向改变而导致的。因此，选择合适的可旋转极性组分显得尤为重要。

理论上讲，为了达到实际应用的目的，介电响应材料应具有明显的双稳态行为，且在常温范围内表现出宽介电弛豫。目前文献中所报道的可旋转极性组分通常是离散的分子或离子，很难实现上述目的。最近，东南大学的孙柏旺、罗洋辉课题组设计合成了一种有机离子共晶([C₂H₆N₅]⁺•[H₂PO₄]^-) ([C₂H₅N₅]  =3,5-二氨基-1, 2, 4-三氮唑)。该晶体中有机阳离子[C₂H₆N₅]⁺ 通过N-H…N作用形成1-D氢键桥联阳离子，而抗衡离子[H₂PO₄]^-则通过O-H…O作用，形成2-D氢键桥联阴离子，两种离子进一步堆叠成3-D框架。随着温度的变化，3-D框架中的1-D阳离子发生非平行堆积-平行堆积旋转，而2-D阴离子发生120度的顺时针-逆时针旋转。这两种离子的旋转诱导了晶体的可逆相变及常温附近的高-低介电状态转化。同时，由于在低介电状态下存在较大的晶格阻力，晶体的介电转化伴随着超大的40 K介电弛豫。上述结果为新型介电体系的设计提供了较好的参考。

这一成果近期发表在The Journal of Physical Chemistry Letters 上，文章的第一作者是东南大学的青年教师罗洋辉，通讯作者是东南大学的孙柏旺教授。

该论文作者为：Yang-Hui Luo, Chen Chen, Dan-Li Hong, Xiao-Tong He, Jing-Wen Wang and Bai-Wang Sun

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Thermal-Induced Dielectric Switching with 40K Wide Hysteresis Loop Near Room Temperature

J. Phys. Chem. Lett., 2018, 9, 2158, DOI: 10.1021/acs.jpclett.8b00597

导师简介

罗洋辉

http://www.x-mol.com/university/faculty/49739

孙柏旺

http://www.x-mol.com/university/faculty/19283