美用有机分子创建新型铁电性晶体材料-科教台-中国网络电视台

首播

重播

　　本报讯（记者华凌）据物理学家组织网8月23日（北京时间）报道，美国西北大学一个研究小组利用两个小有机分子之间的极强吸引力，创建出具有铁电性理想特性的长晶体，这种材料具有很强的记忆力，未来有望成为低廉易制的计算机和手机内存应用程序（包括云计算）的应用材料。该研究成果发表在最新一期《自然》杂志上。

　　常规的铁电材料聚合物和陶瓷材料的特殊品种生产起来复杂而昂贵。而新型化合物简易且成本低廉，可快速灵活地制作成重量轻、具有扩展性新型电子材料，包括计算机内存、感测装置、太阳能系统和纳米电子设备。

　　新型超分子晶体材料的特性不是来自于分子本身，而是源于两个有机小分子之间多次重复的特殊交替互动，促使它们自组装成有序的网络。在室温而非以前低于液氮的温度下，两个互补的分子在电子的作用下相互吸引，紧紧并拢形成很长的晶体。这种晶体是基于苯四甲酸二酰亚胺和萘、芘、四硫富瓦烯衍生物受体的复合物，以氢键为基础形成高度有序的3D网络。

　　化学、材料科学与工程教授塞缪尔·斯特普说，新发现将作为设计铁电性材料的新指导方式。这种分子设计，使我们可以发明一个几乎是无穷大的铁电材料库。铁电性材料具有自发极化，可以在外加电场的作用下发生极性反转，这两个可能的方向，吸引研究人员将该材料开发成计算机内存：因为一个特定方向可以对应于1，而另一个则对应0。

　　该大学温伯格学院艺术与科学学院化学教授弗雷泽·斯图达特爵士则认为，新创建材料的行为是复杂的，但超晶格结构很简单，特别有助于解决云计算非常昂贵的维修费。

　　Facebook、Google、基于Web的电子邮件和其他服务都依靠易失性存储器将信息存储在云中。当电源关闭，易失性存储器就会“忘记”其保存的信息，故而电源要保持不断。如果采用新型铁电性材料开发出非易失性存储器，即使电源关闭时，仍可保留信息。预计如果在美国云计算和电子设备中操作非易失性存储器，每年电力成本将节省60亿美元。

　　总编辑圈点

　　过去的几十年里，铁电体一面坐拥悠久历史，一面表现出了难能可贵的“与时俱进”适应能力：早能追溯到留声机的扬声器，近可去看本文中的计算机处理系统；比大它可以在水下工程中接受声波，拼小又能用于肌肉组织界面间的声波反射。铁电体对基础理论和技术应用都起到了莫大的推动作用。但其实，铁电体在性质上根本与“铁”没啥关系，反倒是许多物理表现与铁磁体比较类似，又能比铁磁体更好地抵抗住外界辐射，难怪它一直都是材料学和凝聚态物理研究的宠儿。

责任编辑：王巍