中科院金屬研究所沈陽材料科學國家研究中心馬秀良研究團隊在氧化物鐵電材料中發(fā)現(xiàn)半子(Meron，音譯為“麥紉”)拓撲疇以及周期性半子晶格。這一發(fā)現(xiàn)是繼通量全閉合之后，該研究團隊在有關鐵電材料拓撲疇結(jié)構(gòu)方面的又一項新突破，這為與鐵磁材料類比的結(jié)構(gòu)特性再添新的實質(zhì)性內(nèi)容，也為探索基于鐵電材料的高密度信息存儲器件提供新思路。

　　6月1日，《自然·材料》以“氧化物鐵電材料中發(fā)現(xiàn)極化半子晶格”為題在線發(fā)表了該成果。

　　拓撲疇結(jié)構(gòu)具有拓撲保護性，可使數(shù)據(jù)得以長時間保存，在非易失性信息存儲方面具有重要應用價值。然而，鐵電材料中的拓撲疇一般都包含本體對稱性不允許的連續(xù)極化旋轉(zhuǎn)。如何突破鐵電極化與晶格應變的相互制約，實現(xiàn)極化反轉(zhuǎn)與晶格應變的有效調(diào)控，獲得有望用于超高密度信息存儲的結(jié)構(gòu)單元，是當今鐵電材料領域的一個基礎性科學難題。

　　該研究團隊經(jīng)過長期學術積累，近年來在解決上述基礎科學難題方面相繼取得突破。鐵電材料中周期性半子晶格的發(fā)現(xiàn)是該研究團隊在前期應變調(diào)控方法的基礎上，通過像差校正電子顯微成像并結(jié)合相場模擬，使得半子拓撲疇結(jié)構(gòu)所特有的面外極化與面內(nèi)極化一同在實空間呈現(xiàn)出來。

　　該項工作進一步完善了通過失配應變調(diào)控鐵電材料拓撲疇結(jié)構(gòu)的重要性和有效性，揭示了極化體系中的電偶極子在一定條件下具有類似特殊凝聚結(jié)構(gòu)的準粒子行為，這對探索基于鐵電材料的高密度非易失性信息存儲器件具有重要意義。同時，新型鐵電拓撲疇得以在實空間以直觀的形式呈現(xiàn)，成為科學家認識物質(zhì)結(jié)構(gòu)和自然規(guī)律的有力手段。