一种用于在准二维有机-无机杂化钙钛矿中设计反铁电性-反铁磁性的极性转子

《Inorganic Chemistry Frontiers》：A polar rotor for designing antiferroelectricity–antiferromagnetism in a quasi-2D organic–inorganic hybrid perovskite

利用极性转子与磁性模块结合的准二维有机-无机杂化钙钛矿材料，成功实现了反铁电-反铁磁双重特性，揭示了转子运动冻结形成的反平行偶极阵列是反铁电性的起源，同时无机组分贡献了反铁磁性能，为分子设计调控宏观物理性质提供了新思路。

　　

反铁电-反铁磁（AFE-AFM）多铁性材料因其在高能存储设备中的应用而受到了广泛关注。然而，在混合分子材料中实现AFE-AFM特性尤其具有挑战性，因为电偶极序和磁偶极序通常是相互排斥的。在这里，我们报告了一种分子策略，该策略利用极性转子与磁性模块相结合，在准二维（Q-2D）混合钙钛矿平台上克服了这种排斥现象。基于非铁电化合物[CBA]₂CoCl₄（CBA = 环丁基胺），以及含有极性转子的F取代[DFCBA]₂CoCl₄（DFCBA = 3,3-二氟环丁基胺，DFCBC），这些材料表现出AFE-AFM特性。系统的实验结果表明，转子运动的冻结形成了反平行排列的偶极阵列，这是AFE特性的起源。此外，DFCBC中的无机[CoCl₄^2?组分表现出反铁磁性，在50 kOe时达到了1.73 Nβ的磁化强度。我们的研究展示了Ruddlesden–Popper（RP）混合钙钛矿分子转子平台在实现AFE-AFM特性方面的优势，并为控制宏观物理性质提供了分子设计的见解。