世界首例無金屬鈣鈦礦型鐵電體制備成功

柔軟似皮膚的光電器件、極其微小的納米機器人……這些看似有些夢幻的技術，將因世界首例“無金屬鈣鈦礦型鐵電體”材料的問世而變為現實。

7月13日，東南大學熊仁根團隊、游雨蒙課題組在“分子鐵電材料”領域再次取得重要研究進展，他們首次發現無金屬鈣鈦礦型鐵電體，為鈣鈦礦這一重要的材料家族增添了新的成員，相關研究結果于13日在《科學》雜志在線發表。

常見的鈣鈦礦材料主要有兩種，無機鈣鈦礦和有機—無機雜化鈣鈦礦。從打火機到航天飛機等先進設備都需要這類材料的應用。但這兩類鈣鈦礦材料均帶有金屬元素，加大了其加工、制備的困難。甚至，某些金屬元素（比如鉛）會造成嚴重的環境問題。

多年來，人們一直在尋找鈣鈦礦家族中的第三類——全有機鈣鈦礦材料，即無金屬鈣鈦礦。東南大學的分子鐵電團隊經過多年攻關，利用帶電分子集團取代無機離子，成功制備出一大類共計23種全有機新型鈣鈦礦材料。

由于沒有金屬元素，無金屬鈣鈦礦材料將具備柔韌性、易加工、低能耗，低污染等特質，其內在的有機組成能為該材料帶來更廣泛的應用前景。

值得一提的是，團隊還合成了4種材料的左手對映體、右手對映體及外消旋化合物，并分別證明了它們的鐵電性。目前，左手性、右手性和無手性的化合物同時具有鐵電性的例子還未有過相關報道。這類材料也將在數據存儲、光量子通信等領域中獲得更廣闊的應用前景。