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分子基相变材料在相变点附近能够呈现出热学、电学、光学、磁性或机械性能的显著变化,因而在能量存储、信息传感、数据通讯和新型光电子设备等领域具有广泛的应用前景。通过引入无序化基元,合成了一系列有序-无序型分子基相变化合物,并且拓展了它们在非线性光学、介电、压电、热释电和铁电等多方面的性能研究。 (1)基于无序化基元合成了五个介电可调的分子基相变化合物1-5。其中,基于结构柔性的无序化基元二异丁胺合成了三个介电可调相变化合物(1-3)。在二异丁胺反丁烯二酸盐(3)中,二异丁胺阳离子的有序-无序变化导致该化合物在190K附近发生了铁弹相变。另外,基于球形无序化基元合成了两个介电可调相变化合物(4-5)。在甜菜碱六氟硅酸盐(5)中,球形无序化基元六氟硅酸根阴离子展示出了独特的“轮形”运动,其有序-无序变化导致了化合物5在250K附近发生了铁弹相变。 (2)基于无序化基元合成了三个分子基相变化合物6-8,并且拓展了它们在非线性光学开关方面的功能应用。基于二甲胺阳离子的有序-无序变化,获得了一个开关比高达35的非线性光学开关化合物(6)。基于有序-无序型两步相变化合物二正丙胺三氯乙酸盐(7),率先在固态二阶非线性光学开关中实现了三稳态调控。另外,率先利用超分子孔道化合物NH4[(CH3)4N]SO4·H2O(8)的有序-无序相变实现了三稳态非线性光学开关。 (3)基于无序化基元合成了三个分子基铁电相变化合物9-11,并且拓展了它们在非线性光学、介电、压电、热释电和铁电等多方面的性能研究。化合物[(i-C4H9)2NH2]3CoCl5(9)在373K附近发生了从中心对称空间群P21/m到极性空间群P21的高温铁电相变,二异丁胺阳离子的有序-无序变化为该相变的主要驱动力;并且,化合物9的铁电相沿晶体极轴方向的压电系数d33在6pC/N左右。化合物[(n-C4H9)2NH2]2ZnBr4(10)在190K附近发生了从中心对称空间群P21/c到极性空间群Pc的铁电相变,二正丁胺阳离子的有序-无序变化为该相变的主要驱动力;并且,化合物10还具备非线性光学开关特性。化合物[(n-C4H9)2NH2]2ZnCl4(11)在220K附近发生了从中心对称空间群C2/c到极性空间群C2的铁电相变,二正丁胺阳离子的有序-无序变化为该相变的主要驱动力;并且,化合物11在相变点附近出现明显的热释电电流。同时,还对其铁电回线进行了表征。