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Organic Ferroelectric Vortex–Antivortex Domain Structure
Journal of the American Chemical Society ( IF 14.4 ) Pub Date : 2020-12-16 , DOI: 10.1021/jacs.0c11416 Yuan-Yuan Tang 1 , Yongfa Xie 1 , Yong Ai 1 , Wei-Qiang Liao 1 , Peng-Fei Li 1 , Takayoshi Nakamura 2 , Ren-Gen Xiong 1
Journal of the American Chemical Society ( IF 14.4 ) Pub Date : 2020-12-16 , DOI: 10.1021/jacs.0c11416 Yuan-Yuan Tang 1 , Yongfa Xie 1 , Yong Ai 1 , Wei-Qiang Liao 1 , Peng-Fei Li 1 , Takayoshi Nakamura 2 , Ren-Gen Xiong 1
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Organic ferroelectrics are attracting tremendous interest because of their mechanical flexibility, ease of fabrication, and low acoustical impedance. Although great advances have been made in recent years, topological defects such as vortices remain relatively unexplored in the organic ferroelectric system. Here, from [quinuclidinium]ReO4 ([Q]ReO4), we applied the molecular design strategy of H/F substitution to successfully synthesize the organic ferroelectric [4-fluoroquinuclidinium]ReO4 ([4-F-Q]ReO4). Through H/F substitution, the Curie temperature and spontaneous polarization are respectively increased from 367 K and 5.83 μC/cm2 in [Q]ReO4 to 466 K and 11.37 μC/cm2 in [4-F-Q]ReO4. Moreover, under mechanical stress fields, three kinds of stripelike domains with various polarization directions emerge to form a windmill-like domain pattern in the thin film of [4-F-Q]ReO4, in which intriguing vortex-antivortex topological configurations can exist stably. This work provides an efficient strategy for optimizing the properties of organic ferroelectrics and exploring emergent phenomena.
中文翻译：
有机铁电涡-反涡畴结构
有机铁电体因其机械灵活性、易于制造和低声阻抗而引起了极大的兴趣。尽管近年来取得了很大进展，但在有机铁电系统中，诸如涡流之类的拓扑缺陷仍然相对未被探索。在这里，我们从 [quinuclidinium]ReO4 ([Q]ReO4) 中应用 H/F 取代的分子设计策略成功合成了有机铁电体 [4-氟奎宁环]ReO4 ([4-FQ]ReO4)。通过 H/F 取代，居里温度和自发极化分别从 [Q]ReO4 中的 367 K 和 5.83 μC/cm2 增加到 [4-FQ]ReO4 中的 466 K 和 11.37 μC/cm2。此外，在机械应力场下，在[4-FQ]ReO4薄膜中出现了三种不同偏振方向的条纹状畴，形成了风车状的畴图案，其中可以稳定存在有趣的涡旋-反涡旋拓扑配置。这项工作为优化有机铁电体的性质和探索新兴现象提供了一种有效的策略。
更新日期：2020-12-16
中文翻译：
有机铁电涡-反涡畴结构
有机铁电体因其机械灵活性、易于制造和低声阻抗而引起了极大的兴趣。尽管近年来取得了很大进展，但在有机铁电系统中，诸如涡流之类的拓扑缺陷仍然相对未被探索。在这里，我们从 [quinuclidinium]ReO4 ([Q]ReO4) 中应用 H/F 取代的分子设计策略成功合成了有机铁电体 [4-氟奎宁环]ReO4 ([4-FQ]ReO4)。通过 H/F 取代，居里温度和自发极化分别从 [Q]ReO4 中的 367 K 和 5.83 μC/cm2 增加到 [4-FQ]ReO4 中的 466 K 和 11.37 μC/cm2。此外，在机械应力场下，在[4-FQ]ReO4薄膜中出现了三种不同偏振方向的条纹状畴，形成了风车状的畴图案，其中可以稳定存在有趣的涡旋-反涡旋拓扑配置。这项工作为优化有机铁电体的性质和探索新兴现象提供了一种有效的策略。
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