近日，东南大学化学化工学院江苏省“分子铁电科学与应用”重点实验室科研人员首次在分子铁电薄膜中实现优异压电响应的应变控制周期性铁电畴。相关研究成果以“The First Demonstration of Strain-Controlled Periodic Ferroelectric Domains with Superior Piezoelectric Response in Molecular Materials”为题发表在材料领域顶级刊物Advanced Materials《先进材料》上。
在铁电材料中，极化方向相同的区域称为“畴”。铁电材料的任何性质及应用都与其畴结构有关。此外，铁电畴之间的畴壁，往往表现出不同于铁电畴的独特性质，如反常光伏效应、导电性、畴壁带电等。因此铁电畴壁也可以作为构造器件的结构基元。有序的周期性畴结构往往可以带来新颖的物理现象和功能，构建这种畴结构及对应的功能性畴壁一直是铁电材料领域的研究热点。
近年来，分子铁电材料由于可调的化学性质、溶液可加工性、机械柔性和容易合成薄膜等特性，成为铁电领域的研究热点。本项工作在三氯合镉酸三甲基氯甲基胺（TMCM-CdCl3）的薄膜中成功构建了周期性畴结构，通过对TMCM-CdCl3薄膜施加单轴拉伸应变，可以产生大面积、高度有序的周期性针状畴结构。这种周期性针状畴的密度和宽度可以分别通过调节应力的大小和薄膜的厚度来调控。更重要的是，TMCM-CdCl3薄膜中周期性针状畴的畴壁表现出压电响应增强现象。这种大面积可调的周期性畴结构和异常强的压电响应不仅在基础研究中具有重要意义，而且在未来功能分子材料的应用中也具有重要意义。