Angew. Chem. ：走向生物友好新材料——手性有机硅铁电材料问世

有机硅材料作为最具有生物友好性等多种优异特性的材料之一，广泛应用于生活的方方面面——小至餐具、化妆品、纺织印染，大至医疗、建筑、航空航天，有机硅材料均在其中起着不可或缺的作用。例如，食品级硅胶可以让我们放心地把它作为制作婴儿奶嘴材料的不二之选，是因为它安全无毒，生理惰性；医疗中的有机硅材料能用于制作各种医疗器械、软组织塑造物等，是因为它很好的血液相容性和组织相容性（图1a）；而军事中的多种有机硅材料，让军事装备在极端条件下依然可以发挥出最完备的作战能力，是因为它耐高低温、耐氧、耐光、耐气候老化。此类优越的物化特性吸引了众多科研工作者在有机硅材料领域不断创新，但有机硅材料与晶态铁电性的结合却被长期忽视。

肌醇是一种从活细胞中衍生出来的具有高度生物活性的分子。其中，D-手性肌醇的立体构型在结构上有利于偶极子在晶格中的定向排列，从而赋予晶体手性-极性对称性（结晶于C₁、C₂、C₃、C₄和C₆手性-极性点群中），进而诱导铁电性。尽管，我们并未在D-手性肌醇中发现铁电性，但“铁电化学”理论可为分子铁电材料的设计提供重要启示。

近日，在“铁电化学”理论的指导下，作者利用“引入单一手性”和”似球非球”策略，创新性地引入了准球形的[-Si(CH₃)₃]基团来构建D-手性肌醇-SiMe₃，成功实现了单组分有机硅铁电晶体的问世。该晶体具有P4₃的手性-极性对称性（图1c-d）；同时，P-E电滞回线（图2a）及压电力显微镜（PFM）下可切换的极化行为均证明了其铁电性（图2b-d）。

其中，创新性地在D-手性肌醇中引入有机硅基团，提高了材料的疏水性，利于制备具有优异延展性和柔韧性的薄膜；同时，由于该化合物的单一手性特性，D-手性肌醇-SiMe₃有望为手性光学领域带来新突破。有机硅铁电体D-手性肌醇-SiMe₃硬度极低，仅为72.8 MPa，远小于绝大多数的有机晶体，甚至可与聚偏氟乙烯（PVDF）和尼龙11等铁电聚合物相媲美。这是由于[-Si(CH₃)₃]基团取代-OH减弱了D-手性肌醇内的分子间氢键，从而提升了材料的柔性、延展性和柔韧性。值得注意的是，作者还通过细胞毒性实验证实了该材料的生物友好特性（图1b），该特性使得有机硅铁电材料这一新兴门类未来将在生物医学和人体兼容方面具有巨大应用潜力。

最后，作为迄今为止首例单组分有机硅铁电晶体，这项工作为分子铁电提供了一种新的结构范式，引起了人们对结晶学和铁电化学进一步探索的广泛兴趣，同时也为分子铁电体在柔性电子器件及生物医学方面的应用拓宽了道路，激发了人们对于进一步探索有机硅铁电材料的兴趣。