1. 研究目的与意义
分子转子型铁电体实际上是一个分子马达(molecular motor),它包括一个分子或依靠非价键作用力(如氢键等)而组装的超分子体系。
当在外界输入一定能量时会发生类似于马达一样的运动,或者说,该分子或超分子体系的各部分之间产生相对运动,而且这样的运动有较大的变化幅度,能够被检测和识别。
本课题设计了一类冠醚超分子体系,其中有机胺(如4-甲氧基苯胺)阳离子通过氢原子与冠醚中的氧原子形成的氢键固定,充当分子马达中的定子,而转子是由苯环上的甲氧基作类似于流星锤的转动或摆动。
2. 课题关键问题和重难点
课题关键问题:
1、化合物制备需寻找合适路线,路线要求安全、方便。
2、对化合物表征及性质测定时,尤其对化合物进行x射线单晶衍射,大小和透明度都有严格要求,需要挑选合适的晶体,粘在载晶工具上,插在铜座上,固定于样品台上,使晶体360度旋转时每一面晶体的中心都在要求的位置。其测定结果确定了化学结构,解晶体也是关键一步。
3. 国内外研究现状(文献综述)
相变是指在均匀单相或在几个混合相中,出现不同成分或不同结构(包括原子,离子,或电子位置及其位向的改变),不同组织形态或不同性质的相。相变材料的结构相变指的是在相关化合物组成不变的情况下,由于温度、压力以及其他化学或物理因素的影响,使得晶体结构或者其宏观物理化学性质发生改变的现象[1]。相变材料在信息存储、光学传感以及压电传感等方面具有很广阔的应用前景。在相变点附近,相变材料会出现明显介电和热力学性质的异常变化。晶体的相变(phase transition)是指该晶体在化学成分不变的情况下,由于压力、温度、其他的化学因素或者物理因素的影响,晶体的结构或其它某些宏观物理或化学性质发生了改变现象。晶体的相变通常是在固态条件下进行的,有可逆相变和不可逆相变之分。晶体的结构相变属于相变的一种,是一种对称性破缺的相变[2-3]。
介电性质[4-5]指得是在电场作用下化合物表现出对于静电能的存储以及损耗的性质,我们通常用介电常数以及介电损耗来表示。
晶体的极化是指晶体在外电场作用下,价电子或原子核产生相对位移,造成了电荷的重新分布,形成电偶极子,而且电偶极矩的方向与电场一致。
4. 研究方案
工作内容:
(1)搜索及查阅有机胺盐类化合物和铁电体相关文献和书籍,了解合成有机胺盐类化合物方法、路线和长晶体的方法等;
(2)合成有机胺盐类化合物,对其长晶体;
5. 工作计划
1、第一学期第19-21周:查找有机胺盐类化合物的相关的文献及书籍,了解合成有机胺盐类化合物方法、路线和长晶体的方法等, 查阅英文文献3-5篇,完成文献翻译及开题报告的撰写。
2、第二学期第1-4周:合成有机胺盐类化合物,对其长晶体,完成中期检查表;用红外、紫外、核磁共振和粉末衍射对样品进行表征。
3、第5-6周:对晶体挑选与安置,进行单晶衍射,测定晶胞数据与基本对称性,测定衍射强度数据,衍射数据的还原与校正,结构解析,结构模型的精修,结果的解释与表达,以确定晶体结构。
