本文将向國内相關學科的研究人員、學者、學生介紹的是相當專業的材料科學方面的最新進展。為便于更多人能夠看得懂文中内容,在介紹該進展之前,首先對幾個專業性較強的詞彙進行釋義。
有機物:有機物又稱為有機化合物。原意是指來自生物體的物質,因為早期發現的有機物都是從生物體内分離出來的。但随着有機合成技術的發展,許多有機物不借助于生物體,在實驗室就可以由無機物合成制得。“有機物”這一詞已失去了原來的含義。有機化合物現在的定義是由碳、氫元素,或者再加上其它元素組成的含碳化合物,但是不包括碳的氧化物和硫化物、碳酸、碳酸鹽、氰化物、硫氰化物、氰酸鹽、碳化物、碳硼烷、羰基金屬、不含M-C鍵的金屬有機配體配合物,部分金屬有機化合物(含M-C鍵的物質)等主要在無機化學中研究的含碳物質。有機物是生命産生的物質基礎,所有的生命體都含有機化合物,如脂肪、氨基酸、蛋白質、糖、血紅素、葉綠素、酶、激素等。生物體内的新陳代謝和生物的遺傳現象,都涉及到有機化合物的轉變。此外,許多與人類生活有密切相關的物質,如石油、天然氣、棉花、染料、化纖、塑料、有機玻璃、天然和人工合成藥物等,均與有機化合物有着密切聯系。
介電材料:介電材料又稱為電介質。電介質是能夠被電極化的絕緣體。 電介質的帶電粒子是被原子、 分子的内力或分子間的力緊密束縛着, 因此這些粒子的電荷為束縛電荷。 在外電場作用下, 這些電荷也隻能在微觀範圍内移動, 産生極化。 在靜電場中, 電介質内部可以存在電場, 這是電介質與導體的基本區别。電介質包括氣态、液态和固态等範圍廣泛的物質,也包括真空。固态電介質包括晶态電介質和非晶态電介質兩大類。非晶态電介質包括玻璃、樹脂和高分子聚合物等,是良好的絕緣材料。
對電介質物理性能的研究稱為電介質物理,其研究内容包括:壓電性、電緻伸縮效應、駐極體效應、熱電效應、光電效應鐵電性、鐵彈性。但是,并不是所有的電介質都具有這些全部的性能。
手性:手性,當某類物質中可以存在兩種不同的分子,構成其中一種物質與另一種物質的原子類型與數量都相同,但是原子之間的連接方式雖然不同,但基本上具有相似的形狀,如左手和右手,從三維結構看極為相似,可是就像左手無法與右手重疊一樣,一種分子也不能與另一個分子的鏡像重疊。手性廣泛的存在于自然界中,在多種學科中表示一種重要的對稱特點,被稱為“手性的”。手性一詞較多地出現在有機化合物中,在化學醫藥領域運用更加普遍,有時候用左旋和右旋加以區分。
鐵電性,又稱為強介電性。在一些電介質晶體中存在許多自發極化的小區域,每個自發極化的小區域稱為一個鐵電疇,其大小約為微米數量級。同一鐵電疇内各個電偶極矩取向相同,不同鐵電疇的自發極化方向一般不同,因而宏觀上總的電偶極矩為零。在外電場作用下各鐵電疇的極化方向趨于一緻,稱為極化。極化強度P與電場強度E有非線性關系。在峰值固定的交變電場反複作用下,P與E的關系曲線類似于磁滞回線(見鐵磁性),因此稱為電滞回線。與鐵磁性相類比,就把這種性質稱為鐵電性。具有鐵電性的電介質稱鐵電體。當溫度升高到某一臨界值Tc時,鐵電疇解體,鐵電性消失,鐵電體轉變為普通順電性電介質,這個溫度Tc稱為鐵電居裡溫度。鐵電體具有很高的介電系數。所有的鐵電體都同時具有壓電性和熱電性 。
熱電性是指一種物質晶體物質或者兩種不同金屬之間在溫度變化的時候,産生電荷的現象。所有的鐵電性晶體都有熱電性,但不是所有具有熱電性的晶體都有鐵電性。高聚物的熱電性與壓電性密切相關。
壓電性是指某些物質在壓力作用下在不同的端面産生不同電荷的現象。
東京大學(東京大學)6月3日宣布,它發現了一種新型手性有機鐵電介質。研究結果由東京大學物理研究所助理教授野村佳彥、副教授小淵一郎和東京大學新領域科學研究生院的研究人員組成。 詳情發表在日本物理學會出版的《日本物理科學》雜志上。研究對象是分子晶體“BINOL·2DMS”,在由手性分子“BINOL”(1,1'-bi-2-naphthol)組成的框架中,極性分子“DMSO”(二聚體)被作為客體捕獲,被認為是具有晶體結構的分子晶體。 在絕對溫度190K(約-83°C)下,客分子的定向自由度有秩序,晶體的對稱性被破壞,導緻鐵電轉移。
這一發現是迄今為止隻發現幾種手性有機物的鐵電體中的一種新的手性有機鐵電體。 近年來,有機鐵電和手性晶體引起了廣泛的興趣,研究人員解釋說,這種材料有望成為新介電物理研究的舞台。
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