На закончившейся вчера, 23 августа, ежегодной конференции Американского химического общества были представлены новые органические ферроэлектрические материалы, способные работать при комнатной температуре.

В недалёком прошлом учёные уже сообщали об успешном синтезе органических ферроэлектриков, представлявших собой уложенные стопкой малые электрон-донорные и электрон-акцепторные молекулы. Однако те материалы были функциональны только при очень низких температурах, что делало их совершенно непрактичными.

Кристаллы нового ферроэлектрического материала (фото Dennis Cao / Northwestern University).

Ферроэлектрики используются повсюду, начиная с компьютерной памяти и заканчивая аппаратами УЗИ, и всё благодаря их уникально полезной способности обращать поляризацию кристалла при приложении внешнего электрического поля. Сейчас все такие материалы являются неорганическими соединениями (вспомните хотя бы титанат бария), что и побудило исследователей начать поиски альтернативных веществ, которые были бы дешевле, легче и проще в производстве.

Синтезировавшие новый материал учёные из Северо-Западного университета (США) отмечают, что их продукт полностью подходит под все требования. Его легко производить, поскольку он образуется методом самосборки; всё что нужно — это смешать два компонента и вырастить кристалл, остальное произойдёт само по себе.

Авторы продемонстрировали, как смеси электрон-акцептора на основе пиромеллитового диимида с электрон-донорными молекулами, такими как производные нафталина, пирена или тетратиафульвалена, образуют ферроэлектрические кристаллы. Причём донорные и акцепторные молекулы в них строго чередуются.

Электрон-донорные молекулы (красные) чередуются с электрон-акцепторными (синие), образуя водородные связи. При кристаллизации происходит формирование ферроэлектрического материала. (Илл. Nature.)

В момент приложения к материалу внешнего электрического поля при комнатной температуре электроны переходят от донора к акцептору, меняя поляризацию кристалла.

Подробнее о проведённом исследовании и характеристиках полученных материалов можно узнать из журнала Nature.

Подготовлено по материалам Chemical & Engineering News.