Recipes for improper ferroelectricity in molecular perovskites.
Recipes for improper ferroelectricity in molecular perovskites.
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DOI：
10.1038/s41467-018-04764-x
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发表时间：
2018-06-18
影响因子：
16.6
通讯作者：
Goodwin AL
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Boström HLB;Senn MS;Goodwin AL
晶体工程的中心目标是通过合理的结构设计来控制材料的性能。这种范例的一个特别成功的实现是层状钙钛矿材料中的混合非正常铁电性，其中分层和协同八面体倾斜联合收割机结合以破坏反转对称性。然而，在无机ABX3钙钛矿的母体家族中，对称性防止混合耦合到极性畸变。在这里，我们使用群论分析揭示了一个深刻的增强的数量不适当的铁电耦合方案可用于分子钙钛矿。这种增强是因为分子取代使可能的失真范围多样化。我们的见解不仅使以前研究的材料中出现的极化合理化，而且我们确定了从合成观点直接控制的分子自由度的根本重要性。我们设想，我们在这里开发的晶体设计原理将能够有针对性地合成一个大家族的新的偏心功能材料。在层状无机材料中，晶格畸变可以耦合到破坏反转对称性并驱动不适当的铁电性，但在钙钛矿中，对称性阻止了这种效应。在这里，作者使用群论分析，以提供晶体工程设计原则不适当的铁电性分子钙钛矿。
The central goal of crystal engineering is to control material function via rational design of structure. A particularly successful realisation of this paradigm is hybrid improper ferroelectricity in layered perovskite materials, where layering and cooperative octahedral tilts combine to break inversion symmetry. However, in the parent family of inorganic ABX3 perovskites, symmetry prevents hybrid coupling to polar distortions. Here, we use group-theoretical analysis to uncover a profound enhancement of the number of improper ferroelectric coupling schemes available to molecular perovskites. This enhancement arises because molecular substitution diversifies the range of distortions possible. Not only do our insights rationalise the emergence of polarisation in previously studied materials, but we identify the fundamental importance of molecular degrees of freedom that are straightforwardly controlled from a synthetic viewpoint. We envisage that the crystal design principles we develop here will enable targeted synthesis of a large family of new acentric functional materials. In layered inorganic materials lattice distortions can couple to break inversion symmetry and drive improper ferroelectricity, but in perovskites, symmetry prohibits such an effect. Here, the authors use group-theoretical analysis to provide crystal engineering design principles for improper ferroelectricity in molecular perovskites.
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