熊仁根院士:分子铁电化学学科领军学者

11月22日,2023年两院院士增选结果正式揭晓,东南大学化学化工学院教授熊仁根当选中国科学院化学部院士。

QQ截图20231201110334.jpg

熊仁根的研究对象是由小分子有序排列构成的分子基铁电体,这是一种特殊功能性材料,具有相变点(居里点)、自发极化、自发极化能在外电场作用下重新取向或反转、有电畴或畴的反转等本征特性,因其独特的性能和优势,可以广泛应用于储存、探测以及光电等领域,有望在薄膜、柔性、环保等方面成为传统无机铁电体的有益补充。

熊仁根专注于分子铁电化合物的设计合成与功能研究,取得了系统性和创新性成果,系统地设计合成了各种类型的多功能铁电体,初步建立起有效的理论体系来设计、控制和优化分子系统中的铁电性和压电性,提出“铁电化学”的概念,旨在从化学的角度来理解铁电性,为探索高性能分子铁电体提供有效的方法学指导。

上世纪90年代,熊仁根就开始从事分子铁电领域的研究,方向从非中心对称配合物一直到分子铁电体。在2006年底,他来到东南大学,并成立“有序物质科学研究中心”。从此,东南大学在分子铁电领域的研究开始了从无到有、从有到优的跨越。

“在基础研究过程中,必须要有‘板凳需坐十年冷’的精神,因为科研上并没有‘弯道超越’,需要的是认准一个方向,不忘初心,耐得住寂寞,踏实勤奋,才能将研究与学问做好、做精。”熊仁根说。

由于相关学科本身在国内基础薄弱,研究难度大,使研究团队的组建异常困难。在东南大学的支持和团队成员的坚持下,经过多年砥砺前行,“有序物质科学研究中心”逐步开垦出了分子铁电研究这片处女地,总结了寻找分子铁电体的经验方法,为铁电材料的研究带来了新的思路和方向,得到了国际学术界的广泛的认可。

据介绍,铁电化学包括似球—非球、引入单一手性和H/F取代等普适性设计策略,熊仁根利用这一方法,精准合成了众多新型分子铁电体,特别是发现了性能比肩无机陶瓷铁电体的多个高性能分子铁电体。这些突出成果带动并推动了我国分子铁电科学研究,引领国际分子铁电科学的研究与发展方向。

压电材料在变形时会产生电荷,因此非常适合各种类型的传感器。然而,几乎所有高性能压电材料都是陶瓷材料,这很难满足可穿戴器件对于柔性传感器的迫切需求。为了补充传统压电陶瓷在应用中存在的问题,研究者们近百年来一直在努力提升分子材料的压电性能,希望能用分子材料来补足压电陶瓷的短板,但收效甚微。

铁电体属于压电体的一种,分子铁电体具有结构可调性、机械柔韧性和低声阻抗等特性,以及可环保加工、低成本和生物相容性等优势。熊仁根科研团队突破传统的合成思路,另辟蹊径,创新性的从提升铁电极轴数量入手、利用相变前后对称性的巨大变化,发现了一类具有优异压电性能的分子铁电材料。据了解,这种新型分子铁电材料不但秉承了分子材料的种种优势,同时首次在压电性能上达到了传统压电陶瓷的水平。

现阶段,新型分子铁电材料还基本应用在基础研究领域,但让研究走向应用一直是熊仁根团队努力的方向。多篇权威期刊论文的发表、多次获奖都证明了新型分子铁电材料所具有的强劲的发展前途,也为其日后能更广泛应用于社会生活开启了一扇门。

“未来我们将瞄准存储、探测、能量转换等应用出口,以双稳态特性、压电特性等功能特性为导向,同时结合小组研究成员大规模多学科交叉的背景和优势,从分子设计和可控合成入手,利用化学、物理、材料、电子等多重手段对新型分子铁电体的应用进行探索,努力拓宽其应用前景,提高应用潜力,降低应用成本与难度,将分子铁电材料真正推向实际应用。”熊仁根说。

个人简介

熊仁根,1961年生,东南大学教授,博士生导师。2002年获得国家杰出青年基金资助。2次获得国家自然科学奖二等奖(排名第一和第二)、3次获得教育部自然科学奖一等奖(2次排名第一和1次排名第二)。受邀为PNAS(USA)文章编辑,并担任《国家科学评论》(Natl. Sci. Rev.)等期刊编委。

熊仁根教授长期从事无机配位化学研究,是国际分子铁电材料的开拓者。熊仁根教授以通讯作者在《科学》杂志等主流期刊上发表论文110余篇。论文累计他引22000余次,H指数92。分子铁电体的创制等代表性成果被《科学》杂志多次专文点评、入选2018年度中国高等学校十大科技进展和《国家自然科学基金资助项目优秀成果选编(五)》。


相关推荐

业界探讨天然气技术装备新趋势

  7月11—12日,由中国机械工业联合会、中国能源研究会、中国化工学会联合主办的2024中国天然气技术与装备交流大会在西安举行。业内专家和企业代表围绕“创造新质生产力,助力能源高质量发展”大会主题,...

2024-07-12     中化新网

农膜可降解 耕地一身“轻”——记2023国家科学技术进步奖二等奖基于分子链软硬段精准调控的可降解共聚酯制备关键技术及农膜应用

  传统的地膜由不可降解的聚乙烯制得,此类地膜因其用量庞大、使用周期短且回收难度大,成为“白色垃圾”的主要来源之一,且使用后处理成本高、影响面积广,导致严重的环境污染与土壤持续劣化。  为解决这一问....

2024-07-12     中国化工报

江汉油田两项行标通过立项审查

  近日,江汉油田勘探开发研究院申报的《页岩气气藏保存条件评价方法》和《页岩气井间压窜评价技术规范》两项行业标准通过国家能源行业页岩气标准化技术委员会立项审查。

2024-07-12     中国化工报

高模/超高模风电纱产品通过评审

  7月9日,山东能源山东玻纤风电纱评审会在临沂召开。

2024-07-12     中国化工报

仪征化纤智能温控T恤发布

  7月9日,由中国石化仪征化纤公司开发的智能温控T恤正式发布。

2024-07-12     中国化工报

PVC糊树脂行业首个校企联合研发中心花落沈阳化工

7月10日,国内首个聚氯乙烯聚合工艺校企联合研发中心在沈阳化工股份有限公司揭牌,这也是PVC糊树脂行业的首个校企联合研发中心。沈阳化工是我国最早拥有.....

2024-07-12     中化新网