就目前的多铁领域的发展趋势而言，多铁材料通常是指同时具备铁磁性和铁电性的材料，在新型材料器件领域有着广泛的应用前景，如信息存储器件、自旋电子器件、磁电传感器、记忆元器件、红外探测器、表面声波器传感器等。 尽管目前含铬(Ⅱ)的有机-无机杂化多铁材料已有理论预测报道，但是其多铁性质从没有被其他课题组证实，这一研究领域长期以来没有受到关注，主要是因为二价铬的化合物在大气环境中不稳定、难以制备。但是，二价铬离子在有机-无机杂化材料中，其部分填充d4轨道电子能产生较大磁矩，有利于铁磁性的产生，其晶体结构对铁电、铁磁等性能的作用机制有待于深入地探索。
近日，南昌大学的艾勇教授、熊仁根教授与北京大学的王哲明教授、高松院士合作，成功地合成了首例含铬(Ⅱ)的二维有机-无机杂化钙钛矿多铁材料，即[DFCBA]2CrCl4（DFCBA：3，3-二氟环丁胺阳离子）。这一工作中，在严格的无水无氧条件下，通过缓慢挥发无水乙醇溶剂，可以得到片状二维Cr2+基多铁材料[DFCBA]2CrCl4晶体。研究表明，在387 K的温度下，CrCl6八面体的几何构型变化和[DFCBA]+的有序-无序运动触发了[DFCBA]2CrCl4的顺电-铁电转变，属于4/mmmFm型铁电相变，表现出多极轴铁电性，饱和极化值为2.1 μC/cm2，高于金属-甲酸类杂化钙钛矿多铁材料，如[(CH3)2NH2][Mn(HCOO)3] (0.55 μC/cm2)。无机阴离子层中CrCl6八面体共边连接，Cr2+离子之间的铁磁耦合使其在居里温度32.6 K下变为铁磁体。作为首例二维Cr2+基有机-无机杂化多铁材料，[DFCBA]2CrCl4的发现表明了Cr2+基有机-无机杂化钙钛矿在未来多功能智能设备中探索多铁材料的潜力。 论文信息 Unprecedented Ferroelectricity and Ferromagnetism in a Cr2+-based Two-Dimensional Hybrid Perovskite Yong Ai, Rong Sun, Wei-Qiang Liao, Xian-Jiang Song, Yuan-Yuan Tang, Bing-Wu Wang, Zhe-Ming Wang, Song Gao and Ren-Gen Xiong Angewandte Chemie International Edition
