江西理工大学无序物质研究中心合成了具有铁弹性、介电开关和光致发光响应的稀土杂化双金属钛矿化合物。通过H/F取代方法，调控有机阳离子与无机骨架由弱的氢键相互作用转化为强的配位相互作用，从而使得F取代化合物的相变温度提高了169 K；并且该稀土化合物不但其荧光发射强度随着温度的升高不猝灭，而且呈现出了连续的精细可调特性。这些功能特性使得该材料在精密驱动器、光学传感器以及介质开关器件等领域具有潜在的应用价值。
多功能刺激-响应材料的性能随外部刺激(如光、电、热、机械、甚至pH等)而引起相应功能特性的改变，引起了多学科研究工作的广泛关注。这些材料在外部刺激下表现出可切换的物理/化学性质，在诸如开关、储能、传感器、形状记忆材料、光电器件等智能设备中有潜在的应用前景。然而，大多数化合物仅表现出单一功能响应，无法满足功能器件制备日益增长的小型化、高集成度和多功能性的需求。因此，设计合成具有多功能刺激响应型性的功能材料是解决此问题的关键因素之一。 鉴于有机–无机杂化钙钛矿体系易于构建具有优异光学和电学性能的功能材料，目前已发展成为研究多功能刺激-响应材料的理想平台。在钙钛矿家族中，三维(3D)杂化双钙钛矿(A2BB'X6)是其重要的分支(A = 有机阳离子，B和B' = 金属离子，X = 阴离子)，这类钙钛矿的笼状结构中的有机客体阳离子(A)易于衍生，并且可以引入两种不同金属元素(B和B')自身的相关功能特性，大大提高了实现多功能的机率。然而，随着深入研究，为了提升材料潜在的应用价值，探索调控刺激-响应材料临界温度(Tc)的高效策略仍然是一个巨大挑战。 为解决以上问题，江西理工大学无序物质研究中心通过“H/F取代”这一方法实现了Tc的升高。设计合成了两例多功能三维(3D)有机−无机杂化稀土双钙钛矿(HQ)2RbEu(NO3)6 (HQ = 奎宁环)和(4FHQ)2RbEu(NO3)6 (4FHQ = 4-氟奎宁环)。后者是由前者通过H/F取代得到的。H/F取代后，Tc显著提高，由254 K增加到423 K。这是由于H/F取代产生的Rb-F配位键增强阳离子和阴离子之间的相互作用，引起分子运动的能垒增加，从而导致高Tc。此外，后者同时表现出铁弹性、介电开关和光致发光响应；并且其荧光发射强度不但不会随着温度的升高而猝灭，而且呈现出了连续的精细可调特性。这使得其有望应用于精密驱动、介质开关以及光学传感器件等。 论文信息： H/F substitution induced large increase of Tc in a 3D hybrid rare-earth double perovskite multifunctional compound Qi Xu, Le Ye, Rong-Meng Liao, Zhen An, Chang-Feng Wang, Le-Ping Miao, Chao Shi, Heng-Yun Ye, Yi Zhang Chemistry – A European Journal DOI: 10.1002/chem.202103913
