97久久精品人人做人人爽-97久久香蕉国产线看观看-996久久国产精品线观看-9999国产精品欧美久久久久久

鐵電魔方示意圖。（中國科學(xué)院物理研究所供圖）

一項顛覆傳統(tǒng)認(rèn)知的發(fā)現(xiàn)，或?qū)⒅匦露x未來電子器件的極限。中國科學(xué)院物理研究所金奎娟院士、葛琛研究員、張慶華副研究員團(tuán)隊在鐵電材料研究中取得突破性進(jìn)展：他們首次在螢石結(jié)構(gòu)氧化鋯薄膜中觀測到一維帶電疇壁，并實現(xiàn)了對一維帶電疇壁的人工操控。這一成果顛覆了人們對于疇壁結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)認(rèn)知，并為開發(fā)具有極限密度的人工智能器件提供了科學(xué)基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果1月23日在線發(fā)表于《科學(xué)》雜志。

鐵電材料是一類具有自發(fā)極化的特殊晶體，其內(nèi)部存在許多微小的“電學(xué)指南針”——即正負(fù)電荷分離形成的極化方向。這些“指南針”可受外電場調(diào)控，使鐵電材料在信息存儲、傳感和人工智能等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。材料中極化方向相同的區(qū)域稱為“鐵電疇”，疇與疇之間的邊界就是“疇壁”。傳統(tǒng)觀點認(rèn)為，疇壁是二維的平面結(jié)構(gòu)，如同魔方不同顏色方塊間的界面。

研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，在具有特殊層狀晶體結(jié)構(gòu)的螢石類鐵電材料中，鐵電極化被限制在分離的極性層內(nèi)，從而使得原本二維的疇壁有望收縮為一維的線性結(jié)構(gòu)。為了驗證這一猜想，他們采用激光法制備出自支撐的螢石結(jié)構(gòu)氧化鋯薄膜，并利用先進(jìn)的電子顯微鏡進(jìn)行原子尺度觀測。

實驗不僅證實了一維帶電疇壁的存在，還揭示其厚度與寬度僅為埃米級別（約為頭發(fā)直徑的數(shù)十萬分之一）。研究指出，疇壁處聚集的過量氧離子或氧空位，充當(dāng)了電荷補(bǔ)償?shù)摹澳z水”，穩(wěn)定了這類帶電結(jié)構(gòu)。此外，團(tuán)隊還通過電子輻照產(chǎn)生局部電場，成功實現(xiàn)了對一維疇壁的產(chǎn)生、移動與擦除的人工調(diào)控。

據(jù)悉，這項研究突破了對疇壁維度的傳統(tǒng)認(rèn)識，為在原子尺度設(shè)計新型功能結(jié)構(gòu)提供了新思路，預(yù)示著未來可以在比現(xiàn)有技術(shù)小得多的尺度上，精準(zhǔn)控制一維疇壁的生成、移動與擦除，從而實現(xiàn)高效率的模擬計算。這為開發(fā)存儲密度接近物理極限、性能更強(qiáng)的人工智能器件奠定了理論基礎(chǔ)。