原標(biāo)題：鐵電材料中通量全閉合疇結(jié)構(gòu)被發(fā)現(xiàn)

鐵電材料和鐵磁材料有很多相似性，其背后的物理本質(zhì)也是人們一直關(guān)心的問題。然而，人們對(duì)此種物理本質(zhì)的理解仍然有待深入。例如，在鐵磁材料中發(fā)現(xiàn)的通量全閉合疇結(jié)構(gòu)，理論上也應(yīng)該出現(xiàn)在鐵電材料中，但始終沒有得到實(shí)驗(yàn)證實(shí)。日前，中科院金屬所科研人員通過實(shí)驗(yàn)首次觀察到鐵電材料中通量全閉合疇結(jié)構(gòu)，相關(guān)成果發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。

此前科學(xué)家無法在鐵電材料中發(fā)現(xiàn)通量全閉合疇結(jié)構(gòu)，是因?yàn)殍F電材料中通量全閉合疇結(jié)構(gòu)必然導(dǎo)致巨大的晶格應(yīng)變，而如何突破鐵電極化與晶格應(yīng)變的相互制約是當(dāng)今鐵電材料領(lǐng)域面臨的一個(gè)基礎(chǔ)性科學(xué)難題。為此，中科院金屬所的科研人員通過逆向思維設(shè)計(jì)，實(shí)施應(yīng)變調(diào)控在鈧酸鹽襯底上制備出一系列超薄的PbTiO3鐵電薄膜，利用具有原子尺度分辨能力的像差校正電子顯微術(shù)，不僅發(fā)現(xiàn)通量全閉合疇結(jié)構(gòu)及其新奇的原子構(gòu)型圖譜，而且觀察到由順時(shí)針和逆時(shí)針閉合結(jié)構(gòu)交替排列所構(gòu)成的大尺度周期性陣列。在此基礎(chǔ)上，他們揭示了周期性閉合結(jié)構(gòu)的形成規(guī)律，推導(dǎo)出閉合結(jié)構(gòu)核心處超大的應(yīng)變梯度以及整個(gè)閉合結(jié)構(gòu)中巨大的長程彈性應(yīng)變梯度。

專家指出，鐵電材料中通量全閉合結(jié)構(gòu)以及核心處巨大彎電效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，將把鐵電薄膜器件的設(shè)計(jì)和研發(fā)推向一個(gè)新的高度，為探索基于鐵電材料的高密度信息存儲(chǔ)器提供新途徑。同時(shí)，該項(xiàng)工作證實(shí)了巨大的彈性應(yīng)變梯度可以通過多層膜的形式保存下來，實(shí)現(xiàn)了相關(guān)物理性能的連續(xù)調(diào)控，為新型梯度功能材料的設(shè)計(jì)提供了新思路。（彭科峰）