3月29日，南昌大學國際有序物質(zhì)科學研究院湯淵源教授與東南大學等機構(gòu)科研人員合作，在《科學》上發(fā)表題為“具有大壓電響應的可生物降解鐵電分子晶體”的研究長文，報道了“四兩撥千斤”實現(xiàn)分子晶體的壓電性飛躍。

隨著我國科學技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對醫(yī)療健康的需求也日益旺盛。在這樣的背景下，植入式壓電生物醫(yī)學器件的研究蓬勃發(fā)展，有望為人們帶來生活質(zhì)量的顯著提升。

目前，壓電應用的主流材料主要依賴于無機鐵電陶瓷和鐵電聚合物。然而，這些傳統(tǒng)材料存在一個顯著問題，即它們不可生物降解。這意味著，當這些材料制成的植入式電子器件應用于人體時，需要進行二次手術(shù)以移除它們，這無疑增加了患者的風險與不便。

相比之下，鐵電分子晶體以其獨特的優(yōu)勢脫穎而出。它們合成簡便、易于溶液加工，同時具備輕量、良好的生物相容性和可調(diào)的物理性能。因此，鐵電分子晶體被視為植入式瞬態(tài)壓電器件的理想候選材料。然而，目前市場上可生物降解的鐵電分子晶體數(shù)量稀少，且其壓電性能不盡如人意。

研究團隊開發(fā)了一例鐵電分子晶體（HFPD），實現(xiàn)了小分子壓電性能的4倍提升，起到了“四兩撥千斤”的作用。HFPD晶體能夠輕松溶解于多種溶劑，特別是體液，這對于化合物在生物體內(nèi)的降解過程極為有利。此外，該化合物還展現(xiàn)出了良好的生物安全性、生物相容性和生物降解性，這為其在生物醫(yī)療領域的應用提供了廣闊的前景。

考慮到晶體的脆性和剛性，該團隊通過溶液蒸發(fā)法制備了一種柔性壓電復合薄膜。基于這一壓電復合薄膜，團隊還成功組裝了一個可控的瞬態(tài)機電器件，并證實其具有良好的生物傳感性能。這一成果不僅為瞬態(tài)植入式電子醫(yī)療器件提供了有前途的候選材料，也為分子壓電材料在人體健康領域的應用開辟了新的重要出口。

該研究成果被《科學》重點評述指出，在鐵電分子晶體中實現(xiàn)如此優(yōu)異的壓電性能是壓電材料發(fā)展史上的一個里程碑。

（南昌大學供圖）