1. 研究目的与意义
相(phase)是一个热力学概念,指的是物质(聚集态)内部宏观物理性质和化学性质均匀连续的部分。应用到晶体学中,相就是具有稳定的化学组成和晶体结构的物质[1]。晶体的相变(phase transtion)指的是化学组成不变的情况下,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。晶体的相变是在固态条件下进行的,有可逆和不可逆之分。Landau理论[2]是目前分析此类相变的常用理论。
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,称为相变[3]。
铁电相变是相变的一种。铁电相与顺电相之间的转变称为铁电相变,当温度超过某一值时自发极化消失,温度称为居里温度(Tc),居里温度以下显示铁电性,居里温度以上呈顺电性。我们拟以晶体工程的方法,制备有机-无机杂化分子材料的晶体,研究其结构相变,铁电、压电和介电性质,这种杂化材料中的有机分子主要是胺的化合物。含氮化合物在分子材料、铁电材料、压电材料、介电等方面都有着广泛应用,因此对它的研究十分有价值。2. 课题关键问题和重难点
将展开这样一类具有多铁性质化合物的可控合成组装及其性质的研究。基于上述目标,主要的研究内容有:
(1)寻找合适的小分子胺与无机化合物进行杂化。
(2)相关的晶体形成、以及找晶体、上晶体、压片、粘片、测介电性质等一系列操作。
3. 国内外研究现状(文献综述)
在外电场作用下,自发极化的方向可以逆转或重新取向的热释电晶体称为铁电晶体,铁电晶体是热释电晶体中的一类。铁电材料的性质和应用研究发展极为迅速,如今,因为具有优异的性能,铁电体已成为一类十分惹人注目的晶体。目前发现具有铁电性的晶体材料已有一千多种,从物理方面考虑其相变机制的区分时,可将铁电晶体分为如下两大类[4]:
(1)无序.有序型铁电体(软铁电体)。如磷酸二氢钾(kdp)型、罗息盐以及硫酸三甘肽(tgs)等,它们都含有氢键,又称为氢键型铁电体。
(2)位移型铁电体(硬铁电体)。如钛酸钡,铌酸锂等含有氧八面体构造基元的,也称钙钛矿铁电体。
4. 研究方案
实验内容
(1)查阅文献,设计实验方案,得到含有小分子胺的有机无机杂化化合物。
(2)对所得到的化合物进行提纯、结晶。
5. 工作计划
12月26号-1月5号:阅读《压电铁电物理》中晶体与铁电性相关章节,初步了解分子铁电相关知识,翻译相关外文文献一篇。
1月5号-1月10号:完成开题报告与任务书并制定实验计划。
1月11号-2月19号:广泛阅读所在课题组之前发布的文章、研究生毕业论文,掌握相关理论,为开学后的实验操作打下理论基础。
