驻极体是具有准永久偶极子极化的介电材料。单分子驻极体是一种备受关注的纳米材料，因为它可用于小型的非易失性存储设备。单分子驻极体的特征是可通过外部电场在两个电偶极子状态之间进行切换。近日，南京大学Fengqi Song，中国人民大学Wei Ji，厦门大学Su-Yuan Xie，伦斯勒理工学院Su-Fei Shi，耶鲁大学Mark A. Reed等报道了Gd@C82的两个电子状态之间的门控切换的观察结果。
本文要点：
1）被C82封装的Gd原子形成一个带电中心，该中心建立了两个单电子传输的通道。
2）实验发现，施加±11 V的栅极电压（对应〜50 mVÅ-1的矫顽磁场）可使Gd@C82分子在两个传输通道之间切换，并具有类似于铁电的磁滞回线，这说明该分子的结构可以通过栅极电压来调控。
3）密度泛函理论计算表明，Gd@C82分子中的Gd原子在C82笼中具有相邻的两个最稳定吸附位点，其能量相差6meV，其转化势垒约11meV，可通过电场可控的调控Gd原子在C82笼中的位置。而电导率切换是由于施加电场提供了克服过渡势垒所需的能量，从而驱动了单个偶极子的重新定向。
Kangkang Zhang, et al. A Gd@C82 single-molecule electret. Nat. Nanotechnol., 2020
DOI: 1038/s41565-020-00778-z
