報告題目：鐵電化學

報告人: 熊仁根 教授

南昌大學化學學院/東南大學化工學院

時間：2021年4月15日（周四） 下午15:00-16:30

地點：beat365化學學院A區717報告廳.

熊仁根，南昌大學/東南大學教授，2002年和2004 年分别獲得國家傑出青年基金資助和獲聘教育部長江特聘教授。熊仁根教授長期專注于分子鐵電體的化學設計，提出了分子鐵電體的普适性設計策略，在Science（4篇）、J. Am. Chem. Soc.（42篇）、PNAS（1篇）等學術刊物上發表分子鐵電體研究論文。2004、2017年兩次獲得國家自然科學二等獎（排名第二、第一）。

摘要：

自第一個鐵電體羅息鹽發現百年來，對鐵電體的尋找和探索一直缺乏可行的理論指導。鐵電性和空間對稱性有關，具有鐵電性的鐵電相必須結晶在10個極性點群之一：1（C1），2（C2），m（Cs），mm2（C2v），4（C4），4mm（C4v），3（C3），3m（C3v），6（C6）和6mm（C6v）。報告人專注分子鐵電體，經過20多年的不懈努力，從化學的角度出發，深入理解鐵電相的10個極性點群并結合居裡對稱性原理、諾埃曼原理以及朗道唯象理論，創造性地總結、提出了鐵電體的分子設計原理——“準球形理論”、“同手性原理”與“H/F取代策略”，并首次提出“鐵電化學”的概念（Fig. 1）。[1-6]具體而言，準球形理論，是針對晶體對稱性降低的化學設計思想，即通過化學修飾或剪裁高對稱性的陽離子，在分子水平上改變晶體的對稱性和特定的相互作用，來實現鐵電性的設計和調控。11個手性點群中有5個（C1、C2、C4、C3和C6）是極性點群，手性分子的引入使材料更容易結晶在五個手性的極性點群中，大大增加了誘導鐵電的可能性，即同手性原理。此外，H/F取代策略，與H/D同位素效應類似，F原子的引入通常使得在極性基團保持不變的同時引起輕微的結構破壞，從而顯著提高材料的居裡溫度和自發極化。鐵電體分子設計原理的提出，将鐵電體的發現從沙裡淘金般的嘗試與摸索轉變為合理的定向設計與合成。同時，“鐵電化學”的誕生，将有望開創一個新的學科體系，推動鐵電體及相關領域的發展進入一個新的階段。

Fig. 1 Schematic diagram representing the concept of “ferroelectrochemistry”.

關鍵詞：分子鐵電體；鐵電性；化學設計

參考文獻

[1] Liu, H.-Y.; Zhang, H.-Y.; Chen, X.-G.; Xiong, R.-G. J. Am. Chem. Soc. 2020, 142(36): 15205. (Perspective)

[2] Liao, W.-Q.; Zhao, D.; Tang, Y.-Y.; Zhang, Y.; Li, P.-F.; Shi, P.-P.; Chen, X.-G.; You, Y.-M.; Xiong, R.-G. Science 2019, 363(6432): 1206.

[3] Ye, H.-Y.; Tang, Y.-Y.; Li, P.-F.; Liao, W.-Q.; Gao, J.-X.; Hua, X.-N.; Cai, H.; Shi, P.-P.; You, Y.-M.; Xiong, R.-G. Science 2018, 361(6398): 151.

[4] You, Y.-M. Liao, W.-Q.; Zhao, D.; Ye, H.-Y.; Zhang, Y.; Zhou, Q.; Niu, X.; Wang, J.; Li, P.-F.; Fu, D.-W.; Wang, Z.; Gao, S.; Yang, K.; Liu, J.-M.; Li, J.; Yan, Y.; Xiong, R.-G. Science 2017, 357(6348): 306.

[5] Fu, D.-W.; Cai, H.-L.; Liu, Y.; Ye, Q.; Zhang, W.; Zhang, Y.; Chen, X.-Y.; Giovannetti, G.; Capone, M.; Li, J.; Xiong, R.-G. Science 2013, 339(6118), 425.

[6] Li, P.-F.; Liao, W.-Q.; Tang, Y.-Y.; Qiao, W.; Zhao, D.; Ai, Y.; Yao, Y.-F.; Xiong, R.-G. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2019, 116 (13), 5878.