1880年以来重大突破!东南大学科研团队在Science发表最新研究成果

科技 2024-03-29 18:13 阅读:14

自1880年居里兄弟发现压电效应以来,科学界一直在不断探索压电材料的新突破。最近,《科学(Science)》杂志发表了一篇题为“Biodegradable ferroelectric molecular crystal with large piezoelectric response”的研究文章,由东南大学生物科学与医学工程学院的张含悦和化学化工学院的熊仁根教授等合作完成。这篇文章标志着一个重大的里程碑式突破,将铁电化学与生物电子学有机结合,开发了一种可生物降解的有机铁电晶体2,2,3,3,4,4-六氟-1,5-戊二醇(HFPD),其压电响应d33达到了138 pC/N。

随着我国科技的不断发展,人们对医疗健康的需求也在增加。植入式压电生物医学器件的研究变得越来越重要,有望极大地改善人们的生活质量。传统的压电材料虽然在应用中占据主导地位,但它们不可生物降解,这意味着植入人体后可能需要二次手术移除。因此,基于可生物降解材料的植入式瞬态电子器件成为了医学领域的热点研究方向。

熊仁根教授作为铁电化学领域的创立者,带领团队在分子铁电材料的化学设计与研究上取得了重要进展。通过铁电化学的氢/氟取代策略和晶体工程,团队成功开发了HFPD这种有机小分子铁电体,实现了压电性能的四倍提升。这一发现为可植入式压电材料的研究带来了新的思路和可能性。

通过压电力显微镜技术和电滞回线测试系统,团队对HFPD的铁电性进行了系统表征。HFPD晶体具有良好的生物安全性、生物相容性和生物降解性,为植入式电子医疗器件的发展提供了有前途的候选材料。团队还成功制备了HFPD-聚乙烯醇柔性压电复合薄膜,并组装了可控的瞬态机电器件,展现出良好的生物传感性能。

这一研究受到了《Science》杂志审稿人的高度评价,被认为是瞬态可植入压电材料领域的关键突破。该工作还被《Science》以Perspectives的形式进行重点评述,指出在铁电分子晶体中实现如此优异的压电性能是压电材料发展的一个里程碑。在国家自然科学基金和“东南大学十大科学与技术问题”启动培育基金的支持下,张含悦博士及其团队在分子铁电体的化学设计及生物医学应用方面取得了一系列成果,为科学界贡献了重要的研究成果。