r 1 NA(其中 ε
为物质的相对介电常数,M 为物质的质量 (kg),ρ 为物质的
r 2 3M0
密度 (kg·m-3),α 为分子的极化度)可知,分子极性越大其介电常数和介电损耗都会增 大。因此,分子的极性是决定物质的介电常数的关键因素。根据铁电材料极化的非线 性,其介电系数依赖于外加电场和温度的变化的影响,并非常数,尤其在铁电相变温 度的附近,介电常数会急剧增大。高介电常数,低介电损耗的材料的研究具有潜在的 应用价值,值得深入研究。
DABCO 在有机化学中是弱碱、催化剂、亲核试剂,偶联反应中作为碱催化剂, 配位化学中又是良好的配体,其结构也具有极高的对称性。近年来,DABCO 系列配 合物越来越引起人们的关注,经研究发现其很易与金属盐和无机酸配位,得到的配合 物在低温发生相变,表现出良好的介电和铁电性质。因此,本文用含有溴或氯的简单 烷基化合物和双氧水对 DABCO 进行修饰,得到具有高对称性配体的 DABCO 环,然 后将其与铼酸通过溶液法或水热法配位,以期得到可能有相变的配位化合物,并对化 合物单晶进行结构的表征及红外,PXRD,介电,热重等相关性质进行测定。
1。1 分子基介电材料的背景及发展前景
最近几年以来,关于分子基介电材料方面的研究日益引发研究所和国内部分大学 的浓厚兴趣。通过采用最小的铵离子 NH4+作模板,北京大学的王哲明教授课题组和 高松院士成功合成了一系列关于金属-甲酸配合物[NH4][MII(HCOO)3] (M = Mn,Co, Zn ,Fe),这些配位聚合物在降温时会发生铁电相变,其铁电相变的来源是高对称性的 NH4+离子有序向无序的转变而引起的[6];厦门大学的郑兰荪院士课题组和龙腊生教授 关于三维金属-有机配合物骨架中限域的一维水链发生自发极化形成铁电冰的研究也 做了相关报道[7];南京大学的宋友教授课题组和游效曾院士报道了关于手性稀土配合 物的铁电性及分子基铁电薄膜的制备[8];据近来的报道,中山大学的张伟雄教授课题 组联合陈小明院士经研究发现了具有类钙钛矿结构的热敏介电材料[9];中科院化学所 朱道本院士、刘彩明研究员课题组等通过利用单一手性 Schiff 碱配体合成了既具有 铁电性质,同时又具有铁磁性质的多铁材料[10];此外,北京科技大学的邢献然教授课 题组也开展了具有负热膨胀性质的铁电材料的研究,并取得了一定的成果[11]。2013 年,东南大学熊任根报道了关于通过 H2O2 氧化后的 DABCO 与酒石酸配位得到的配 合物。通过研究发现,其铁电相变源自于 O-H…O 氢键无序向有序的转变,并通过 DSC 研究发现其发生顺电相向铁电相转变的温度为 250K[12]。鉴于以上高介电常数的
材料在微电子等产业领域的潜在的应用价值,故而对其的研究具有极其深远的意义, 值得科学工作者深入钻研。
1。2 晶体材料的概述
1。2。1 晶体的简介
晶体为内部的质点(原子、离子、分子或粒子集团)有规律地在三维空间呈周期 性重复排列而构成的固体。有代表性的如金刚石、石墨、干冰、二氧化硅等。根据组 成晶体的粒子的不同,可以将晶体分为离子晶体(阴阳离子)、原子晶体(原子)、 分子晶体(分子)和金属晶体(金属原子)。晶体的基本性质有自限性,即晶体能够 形成规则封闭的几何多面体的形态的性质,并且这一过程是自发的。由于受到格子构 造的限制,晶体多面体的外形也会不同。由于质点在晶体内部各部分的分布是相同的, 故而其各部分的物理性质和化学组成也是相同的,晶体就表现出了均一性。进而晶体