中国科学家开发了一对具有与人体组织相匹配的声阻抗的铁电分子。基于樟脑磺酸的分子对于有机单组份铁电体也表现出异常高的相变温度,因此可以用于智能和医疗设备高性能材料的未来研究。

铁电材料是那些具有电极化,当施加电场时可以逆转的材料。声阻抗描述的是超声波光束在接触材料时所受到的阻力,因此具有足够低的声阻抗以匹配人体组织的铁电体可以在超声波、射线照相和医疗传感器中使用。铁电体具有较高的相变温度(Tc(也称为居里温度),这样使用它们的设备就可以承受更高的工作温度。

图形抽象

来源:©王忠霞/南昌大学

R而且年代)-10-樟脑磺酰胺表现出多轴铁电性和异常高的相变温度

这种以樟脑磺酸为基础的分子,由南昌大学的王忠霞(音译)及其同事合成,被发现具有一种Tc高达429K。它们是一种罕见的铁电类型,因为它们不仅是手性的,而且是单组分的有机结构。有机铁电体比无机铁电体和聚合物铁电体有许多优点。无机铁电体有环境问题,聚合物铁电体容易降解,王解释说。然而,有机结构具有“轻量化、灵活性、低成本和与人体匹配的声阻抗等天然优点。”

为了制造分子,该团队将樟脑和氨反应形成樟脑磺胺,并通过分子内冷凝进一步脱水形成最终产品。然后,他们用圆二色性分析了分子的晶体结构,以证明它们是彼此的镜像。

弗雷德里克Rosei加拿大INRS的纳米结构有机材料专家,称这项工作是“该领域的重大进步”。他说,研究人员已经优雅地解决了提高有机铁电体典型的低相变温度的挑战,并补充说,“这些材料将适用于各种应用,如高Tc保证长期的热稳定性。

Wang相信有机铁电体领域将在未来几年继续发展,他说:“手性和有机光致变色性质的结合有望产生一类具有光开关铁电性的同手性单组分有机铁电材料。”这将有可能进一步微调未来智能材料的光学控制。