近日，天津大学福州国际联合学院博士生王铭在新加坡国立大学罗健平院士团队与天津大学胡文平院士团队的联合指导下，在合成领域顶级期刊Nature Synthesis在线发表题为“Two-dimensional mixed tetrahedral-octahedral hybrid perovskites with coexisting ferroelectricity and intralayer antiferromagnetism”的研究论文。该研究利用大空间位阻的有机阳离子，首次成功合成了一系列二维混合四面体八面体钙钛矿材料，从而在单相材料中实现了铁电性与层内反铁磁性的共存。

研究内容：

混合四面体-八面体（MTO）结构是褐铁矿型（Brownmillerite）与尖晶石型（Spinel）无机金属氧化物的典型晶体结构。该结构能诱导产生多铁性行为与磁电耦合效应，因此在自旋电子学及多功能器件等领域展现出重要的应用价值。然而，常见的二维有机-无机杂化钙钛矿（2D HOIPs）多为八面体构型，虽擅于光电应用，却普遍缺乏复杂的磁性与多铁性调控能力。合成具有MTO结构的HOIPs是解决该问题的理想方案，但这在二维体系中受限于空间位阻与相稳定性难题，构成了探索新材料与功能的核心挑战。

基于此，罗健平院士团队与胡文平院士团队合作创新性地采用大空间位阻的环状有机阳离子，将其成功链接至铜-卤素二维无机框架，从而稳定了MTO相，并首次合成出三种结构迥异的MTO钙钛矿晶体。研究揭示，非中心对称四面体的引入与有机阳离子的有序排列共同诱发了自发极化，而四面体与八面体多样的连接模式则带来了丰富的磁性序构。其中，(4,4-difluoropiperidinium)2CuBr4在展现层内反铁磁性的同时，亦具有铁电性，成功实现了多铁性共存。此外，该类材料还展现出独特的柔性，可在外部应力调控下与纯八面体的Ruddlesden-Popper相进行可逆转变。

图1 2D MTO钙钛矿的设计策略

本研究提出的结构调控策略，为拓展二维有机-无机杂化钙钛矿的结构多样性提供了普适性方法，并为创制新型多铁性材料、探索微观磁电耦合机制奠定了坚实的理论与实验基础。此项工作不仅丰富了二维杂化钙钛矿的结构库，也为开发集光、电、磁多功能于一体的下一代信息材料开辟了新路径。

作者介绍：

该工作第一完成单位为天津大学福州国际联合学院，第一作者为天津大学福州国际联合学院2021级博士王铭，通讯作者为中国科学院院士/天津大学福州国际联合学院原学术带头人胡文平教授、新加坡科学院院士/天津大学福州国际联合学院学术带头人罗健平教授。

原文链接：

Wang, M., Yuan, S., Jiang, D. et al. Two-dimensional mixed tetrahedral-octahedral hybrid perovskites with coexisting ferroelectricity and intralayer antiferromagnetism. Nat. Synth (2025). DOI: 10.1038/s44160-025-00942-0

文献链接：https://doi.org/10.1038/s44160-025-00942-0

来源：天津大学福州国际联合学院公众号

DOI：10.1038/s44160-025-00942-0