中大新聞網(wǎng)訊(通訊員姚松佑)近日，中山大學(xué)物理學(xué)院、廣東省磁電物性分析與器件重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張瀟悅副教授課題組提出了一種電控光熱力顯微鏡技術(shù)（Electrically Modulated Photothermal Force Microscopy, ePTFM)，其在納米尺度上實(shí)現(xiàn)了極性演化過(guò)程中有機(jī)極性基團(tuán)和極性鍵取向、構(gòu)象的特異性表征，可有效研究電驅(qū)動(dòng)下極化與化學(xué)結(jié)構(gòu)演變的耦合關(guān)系。相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然·通訊》。
具有壓電/鐵電性的極性聚合物因其獨(dú)特的力、電特性，在能量收集、傳感、驅(qū)動(dòng)及柔性電子等前沿領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力與應(yīng)用價(jià)值。然而，這類(lèi)材料的核心力學(xué)行為與電學(xué)響應(yīng)與其內(nèi)在的化學(xué)結(jié)構(gòu)，特別是極性基團(tuán)和極性鍵的空間排布與有序度，存在著深刻的耦合關(guān)系。這種力-電-化多場(chǎng)耦合機(jī)制，一方面極大地拓展了材料性能的可設(shè)計(jì)性與調(diào)控維度，為創(chuàng)造新一代智能材料提供了豐富可能；另一方面，也構(gòu)成了研究中的核心難點(diǎn)。要真正理解并精準(zhǔn)調(diào)控極性聚合物性能，亟需在納米甚至分子尺度上同步解析極性微區(qū)結(jié)構(gòu)與特定化學(xué)鍵/基團(tuán)構(gòu)象的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)。
針對(duì)上述挑戰(zhàn)，研究人員通過(guò)結(jié)合原位電學(xué)調(diào)制、線(xiàn)偏振紅外激勵(lì)和原子力探針測(cè)量，成功實(shí)現(xiàn)了納米尺度上極性與特定化學(xué)鍵/基團(tuán)構(gòu)象的關(guān)聯(lián)分析。運(yùn)用該方法，本工作分別研究了edge-on和face-on型P(VDF-TrFE)極化翻轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)機(jī)理。相信ePTFM 技術(shù)將為有機(jī)極性材料的力-電-化多場(chǎng)耦合研究提供新的視角，對(duì)于深入理解并精準(zhǔn)調(diào)控極性聚合物性能具有重要價(jià)值。
該工作由中山大學(xué)獨(dú)立完成，物理學(xué)院、廣東省磁電物性分析與器件重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張瀟悅副教授與鄭躍教授為論文通訊作者，博士研究生姚松佑為論文第一作者。研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、廣東省磁電物性分析與器件重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、廣東省磁電物性基礎(chǔ)學(xué)科研究中心和中山大學(xué)分析測(cè)試中心的大力支持。
原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-61892-x
