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新疆理化所成功合成同质多晶硼酸盐无机材料

新疆理化所成功合成同质多晶硼酸盐无机材料

  极性晶体材料具有多种功能性质,比如铁电,热释电和非线性光学等,是光电技术的基础材料,其广泛应用于光电子学、医学等领域。发展新的极性晶体材料的关键是理解其结构-性能的关系。目前,对于极性材料结构-性能的关系研究主要集中于具有相似或相近结构的晶体材料中,而基于同质多晶化合物研究却少有报道。

  同质多晶化合物有其独特的优势,具有相同的组成,不同的结构从而导致他们表现出不同的功能性质,是研究材料结构-性能关系的理想体系。而对于同质多晶的极性功能材料研究目前面临两大挑战,即无机材料结晶于极性空间群的概率较低以及如何有效地使材料结晶于极性空间群并表现多型相。

  中国科学院新疆理化技术研究所光电功能材料研究团队,在结构多变的硼酸盐阴离子结构框架中引入Zn2+离子增加阴离子框架的灵活性,结合配位环境多幸运28样的Pb2+阳离子,合成出同质多晶Pb2Ba4Zn4B14O31化合物,其共存在三相,分别结晶于三斜晶系的P1,单斜的Cc和三方的P32,都属于极性空间群。这是首例所有的同质多晶相全部结晶于极性空间群的硼酸盐无机材料。科研人员通过详细的结构对比,分析了材料不同结构对极性材料功能性质的影响规律,丰富了极性材料的结构与性能关系。同时,科研人员基于第一性原理还计算分析了极性晶体结构中的结构—性能关系。该研究也表明使用配位多样的阳离子和增加阴离子结构框架灵活性是设计合成极性多型相的有效途径。

  该研究成果发表在Chem. Mater.上,相关研究工作得到国家杰出青年基金、“973”青年专项、国家自然科学基金、中国科学院卓越青年科学家等项目资助。

  论文链接

 

同质多晶Pb2Ba4Zn4B14O31幸运28三相的晶体结构