近年來，東南大學化學化工學院熊仁根院士團隊原創性地提出了“鐵電化學”理論體系，對分子壓電材料的設計、合成、調控和機理進行了科學闡明，帶動相關領域走出了大海撈針式的盲目探索，進入了化學設計、可控合成和精準調控的新階段，實現了鐵電物理到鐵電化學的“從0到1”創新。這一項目相關成果得到了多位中外院士和權威專家的肯定與好評，稱其為“突破性發現”，并將壓電材料“拓展到了新的領域”，實現了“引人注目的突破”。近日，該團隊牽頭的“分子壓電體的鐵電化學設計”獲得2023年度國家自然科學獎二等獎。
分子壓電材料具有柔性強、輕量、聲阻抗低等獨特優勢，廣泛應用于日常生活、醫療、工業等領域，是國民經濟發展和國防建設的重要戰略材料之一，未來應用將在信息、生命領域產生重大變革。尋找具有優異壓電性材料的突破口是鐵電體的設計。
但自1880年壓電效應發現以來，分子壓電材料的關鍵壓電系數d33一直與占應用主流的無機壓電陶瓷相距甚遠。提升分子壓電材料的壓電系數d33是百年來的重大挑戰，而現有的鐵電物理唯象理論僅對無機材料的壓電性做出了解釋，無法指導高壓電性分子材料的設計與合成。將分子鐵電壓電材料的發現從大海撈針式的盲目尋找轉變為理性的化學設計至關重要。
上世紀90年代，該研究團隊牽頭人熊仁根就開始從事分子鐵電領域的研究。2006年年底，熊仁根進入東南大學，成立有序物質科學研究中心，填補了該校在分子鐵電領域研究的空白。由于研究難度大，研究團隊的組建異常困難，實驗室還一度招不到足夠數量的研究生。但即使在這樣的條件下，熊仁根帶領團隊排除萬難，一步一個腳印地開墾出了分子鐵電研究這片領域。
在熊仁根看來，基礎研究過程必須要有“板凳需坐十年冷”的精神，因為科研上并沒有“彎道超越”。在國家自然科學基金重大項目、重大研究計劃集成項目、國家重大科研儀器研制項目等重點項目的支持下，熊仁根團隊創立了“鐵電化學”理論體系，帶動相關領域從鐵電物理的唯象理論躍遷到了化學設計的理論框架體系，進入了化學設計、可控合成和精準調控的新階段。該團隊利用“鐵電化學”精準合成系列新型分子壓電材料，創制了壓電系數d33可以媲美商業化無機壓電陶瓷的多個高性能分子壓電材料，為鐵電材料的研究帶來了新的思路和方向，為分子壓電材料的實際應用奠定了關鍵基礎，使我國在分子材料領域走在世界前列。
該項目代表性研究成果發表在《科學》等國際頂級期刊上，部分成果入選2018年度“中國高等學校十大科技進展”，在國內外產生了重要影響，引領了國際分子壓電材料領域的發展。
現階段，雖然新型分子鐵電材料還基本處于基礎研究領域，但是“讓研究走向應用”一直是該團隊努力的方向。
“下一步，我們將以應用為目標提升分子壓電材料的性能，并開發更加新穎的功能特性。”熊仁根團隊成員、東南大學化學化工學院教授游雨蒙表示，團隊將繼續以國家戰略目標為導向，以學科交叉為特色，為讓我國分子壓電材料持續引領世界而不斷奮斗。
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