近日，在国家自然科学基金，无序物质科学研究中心启动基金，江西省双千计划和江西理工大学双一流学科建设经费的支持下，本研究中心在稀土新材料研究方面取得阶段性进展，最新成果在《Journal of the American Chemical Society》（《美国化学会志》）以“Two-Dimensional Organic-Inorganic Hybrid Rare-Earth Double Perovskite Ferroelectrics”（二维有机-无机杂化稀土复钙钛矿型铁电体）为题在线发表。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b11697

论文题目：

《Two-Dimensional Organic-Inorganic Hybrid Rare-Earth Double Perovskite Ferroelectrics》二维有机-无机杂化稀土复钙钛矿型铁电体

引言：

在基于三价稀土离子和手性有机阳离子，我们设计了一个新的二维稀土双钙钛矿铁电体家族A₄M^IM^III(NO₃)₈，其中A为有机阳离子，M^I为碱性金属或铵离子，M^III为稀土离子。这是首次在二维混合双钙钛矿系统中实现铁电性。这些铁电体具有高温铁电和光致发光的特性。通过改变稀土离子，可以实现可变光致发光。结果表明，二维稀土双钙钛矿体系为实现多功能铁电性提供了良好的平台。

图为A₄M^IM^III(NO₃)₈型二维杂化双钙钛矿的总体结构

成果简介：

稀土材料由于稀土离子独特的磁和光物理性质使得其具有重要的学术研究价值，实际应用价值和战略价值。铁电材料作为一类特殊的电介质材料，它是具有介电、压电、热释电和非线性光学等多种响应特性的多功能材料。在过去十年中以上两类材料已发展成为多个领域的研究热点。无序物质科学研究中心的师生将他们多年在铁电材料研究的基础与我校稀土新材料研究的传统优势和特色相结合，成功的构建了一系列具有优良的铁电性质和高效光致发光特性的稀土复钙钛矿材料。这是自发现卤化物双钙钛矿80多年来首次在二维有机-无机杂化双钙钛矿体系中实现铁电性。鉴于铁电材料的光、电可调控特性和稀土离子独特的磁和光物理特性，通过偶合它们光、电和磁相互作用将会产生新颖的光电功能，这将有利于推动这类稀土新材料在医学诊断、光学成像，显示和存储等高科技领域的应用。

图文导读：

图1.(R₃HQ)₄KCe(NO₃)₈在加热-冷却过程中的DSC曲线（左上），SHG曲线(右上)，介电曲线（左下），热释电曲线（中下），313K下的电滞回线（右下）。

图2. (R₃HQ)₄KCe(NO₃)₈铁电性的PFM表征(a, b)横向和纵向PFM振幅图像。(c, d)侧位和垂直位的PFM相位图像。(e, f)相位和幅值信号作为某点的尖端电压的函数，表现出的局部PFM电滞回线。

图3.发光性质。(a)无色晶体: (R₃HQ)₄RbSm(NO₃)₈(左上)，(R₃HQ)₄RbEu(NO₃)₈(右上)，(R₃HQ)₄RbTb(NO₃)₈(左下)和(R3HQ)₄RbDy(NO₃)₈(右下)。(b)这些晶体在紫外光照射下的光致发光。由(R₃HQ)₄RbDy(NO₃)₈发出的微弱黄色光可以用肉眼辨别，但不能在照片中显示出来。(c)室温下(R₃HQ)₄RbEu(NO₃)₈的吸收光谱。(d)在室温下(R₃HQ)₄RbEu(NO₃)₈的排吸收光谱(λexc = 397 nm)和激发光谱(λem = 591 nm)。