JACS：金属硫化物驻极体

纳米技术

2022-03-05

驻极体（electret，极化后能长久保持极化强度的电介质）是含有过剩阴离子电子的离子晶体，在基础研究领域和科学技术领域的应用得到广泛关注。但是这种驻极体材料在温和条件室温条件具有本征不稳定性，因此难以得到比较广泛的应用。

有鉴于此，密西西比州立大学Seong-Gon Kim、成均馆大学Sung Wng Kim等报道发现过渡金属含量比较高的单硫化物材料是一种新型低维度驻极体材料，通过实验和理论模拟，验证这种硫化物材料具有更好的室温空气、水稳定性。

本文要点：

（1）

预测六方相P3̅m1、P6₃/mmc是新类型二维驻极体材料，在材料中四面体空位表现了哑铃形阴离子电子，其结构与六方相R3̅m 八面体空位的阴离子电子结构明显不同（比如以往报道的[Ca₂N]⁺·e^–、[Y₂C]²⁺·2e^–）。

（2）

实验中成功合成了室温稳定的[Ti₂O]²⁺·2e^–, [Ti₂S]²⁺·2e^–, [Zr₂S]²⁺·2e^–， [Hf₂S_xSe_1–x]²⁺·2e^–，在空气和水溶液中保持稳定不降解。在合成的驻极体中，发现[Ti₂O]²⁺·2e^–和[Zr₂S]²⁺·2e^–具有Pnnm对称性结构，因此表现1D型结构，其中含有阴离子电子链，这种结构是首次报道。

除了成功的发展1D和2D结构驻极体，作者讨论了能够通过自发钝化作用稳定的材料，发现阴离子电子对驻极体材料的物理性质起到的决定性作用。

参考文献

Se Hwang Kang, Dinesh Thapa, Binod Regmi, Siyuan Ren, Young-Min Kim, Seong-Gon Kim*, and Sung Wng Kim*, Chemically Stable Low-Dimensional Electrides in Transition Metal-Rich Monochalcogenides: Theoretical and Experimental Explorations, J. Am. Chem. Soc. 2022

DOI: 10.1021/jacs.1c12367

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c12367