多酸-金属紫精杂化体中热响应分子间三组分反应诱导的温控存储开关行为

在空间技术、航天探测等战略性工业领域，对电子器件具有特殊要求。这类应用场景不仅要求电子器件能极端环境（极低温、超高温、强辐射）下稳定正常工作，还需要从节能出发，要求某些部件如信息存储功能在低温（如晚上）是关闭的，而在高温（白天）可以自动开启。寻找本征稳定且具有温控开关特性新材料来提升存储器在极端环境下可靠性和自动化程度具有重要的研究意义。

多金属氧酸盐（多酸）由于其独特的可调氧化还原性和耐热性在储器件中应用前景广阔，而紫精是一种优异的热/光响应型变色材料。因此，多酸-金属紫精杂化材料作为新型存储器件有望实现高热稳定性温控自动开关存储器，其开启和关闭状态可通过其颜色变化实现监测。

近日，福州大学的郑寿添教授（点击查看介绍）和李浩宏教授（点击查看介绍）报道了一种多酸/金属紫精杂化材料，该材料可在热刺激下产生分子间的可逆三组分聚集和解聚反应，其结构在一维链与中性的2D层间相互转变。

在其结构转变过程中，其电阻态也发生相应的变化。特别的是，以该杂化材料制备的存储器件表现独特的温控开关性能，在室温到150 °C的温度范围内无电双稳性能，但在高于150 °C温度时呈现出电双稳性能，并可以稳定工作到270 °C。通过单晶结构、二维红外光谱和量化计算揭示这类材料的温控开关特性是来源于结构相变以后，有利于反向内建电场形成，实现了电双稳性能开启。有趣的是这类多酸/金属紫精杂化材料的颜色可以可逆的从室温的红色逐渐转为150 °C下的棕色，以及到270 °C下的黑色。这种颜色变化实现其电双稳性能的开启和闭合提供了可视监测的可能。相关研究显示多酸/金属紫精杂化材料在特殊性能的存储器件领域具有重要的潜在应用。

这一成果近期发表在Angewandte Chemie International Edition 上，文章的第一作者是福州大学的硕士研究生黄有任。

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Thermal-Responsive Polyoxometalate–Metalloviologen Hybrid: Reversible Intermolecular Three-Component Reaction and Temperature-Regulated Resistive Switching Behaviors

You-Ren Huang, Xiang-Ling Lin, Bin Chen, Hui-Dong Zheng, Zhi-Rong Chen, Hao-Hong Li, Shou-Tian Zheng

Angew. Chem. Int. Ed., 2021, DOI: 10.1002/anie.202104333

导师介绍

郑寿添

https://www.x-mol.com/university/faculty/9549 

李浩宏

https://www.x-mol.com/university/faculty/9593