非晶分子固体中的弛豫型铁电响应与手性-手性切换现象

《Nature Communications》：Relaxor-like ferroelectric response and achiral–chiral switching in an amorphous molecular solid

　　

摘要

有机铁电材料为将极化动力学与分子设计、光响应以及手性光学功能相结合提供了理想平台，比如可实现光触发下的非手性态到手性态的转变。不过，这些响应仍深受固态下晶体堆积结构的影响。在本研究中，我们对一种能通过紫外线触发非手性态到手性态转变的水杨亚胺衍生物进行了玻璃化处理，结果表明，结构无序性使得非晶分子固体中能够同时出现手性光学响应和铁电响应。这种玻璃化状态虽然失去了长程有序性，但仍保留了空间上不均匀的局部极化响应，其矫顽场约为5.7?kV?cm?1，最大可切换极化强度约为26 μC cm?2。此外，该材料从手性光激活状态恢复的速度比晶体材料快一个数量级以上。另外，圆偏振光会引发与螺旋度相关的介电响应和热响应，且(S)-对映体和(R)-对映体之间的响应具有镜面对称性。这些研究结果揭示了在单组分非晶分子铁电材料中，光诱导的对称性转换与类松弛剂偶极动力学之间的关联。