極性晶體材料具有多種功能性質，比如鐵電，熱釋電和非線性光學等，是光電技術的基礎材料，其廣泛應用于光電子學、醫學等領域。發展新的極性晶體材料的關鍵是理解其結構-性能的關系。目前，對于極性材料結構-性能的關系研究主要集中于具有相似或相近結構的晶體材料中，而基于同質多晶化合物研究卻少有報道。
同質多晶化合物有其獨特的優勢，具有相同的組成，不同的結構從而導致他們表現出不同的功能性質，是研究材料結構-性能關系的理想體系。而對于同質多晶的極性功能材料研究目前面臨兩大挑戰，即無機材料結晶于極性空間群的概率較低以及如何有效地使材料結晶于極性空間群并表現多型相。
中國科學院新疆理化技術研究所光電功能材料研究團隊，在結構多變的硼酸鹽陰離子結構框架中引入Zn2+離子增加陰離子框架的靈活性，結合配位環境多樣的Pb2+陽離子，合成出同質多晶Pb2Ba4Zn4B14O31化合物，其共存在三相，分別結晶于三斜晶系的P1，單斜的Cc和三方的P32，都屬于極性空間群。這是首例所有的同質多晶相全部結晶于極性空間群的硼酸鹽無機材料。科研人員通過詳細的結構對比，分析了材料不同結構對極性材料功能性質的影響規律，豐富了極性材料的結構與性能關系。同時，科研人員基于第一性原理還計算分析了極性晶體結構中的結構—性能關系。該研究也表明使用配位多樣的陽離子和增加陰離子結構框架靈活性是設計合成極性多型相的有效途徑。
該研究成果發表在Chem. Mater.上，相關研究工作得到國家杰出青年基金、“973”青年專項、國家自然科學基金、中國科學院卓越青年科學家等項目資助。
同質多晶Pb2Ba4Zn4B14O31三相的晶體結構
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