新研究或讓鐵電材料實(shí)現(xiàn)超高密度信息存儲

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       中科院沈陽金屬研究所研究人員通過國際合作，在鐵電材料中發(fā)現(xiàn)了通量全閉合疇結(jié)構(gòu)以及由順時(shí)針和逆時(shí)針閉合結(jié)構(gòu)交替排列構(gòu)成的大尺度周期性陣列，并發(fā)現(xiàn)了閉合結(jié)構(gòu)核心處存在巨大彎電效應(yīng)，有望使鐵電材料實(shí)現(xiàn)超高密度信息存儲功能，相關(guān)成果4月16日在線發(fā)表于《科學(xué)》雜志。

       鐵電材料與鐵磁材料具有極強(qiáng)的類比性。自1986年起，物理學(xué)家相繼預(yù)測，在一定條件下，鐵電材料中可能出現(xiàn)通量全閉合結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)理論上可帶來超高密度的信息存儲功能，但近30年來該理論卻一直沒有得到實(shí)驗(yàn)證實(shí)。其主要困難在于鐵電材料中通量全閉合結(jié)構(gòu)必然導(dǎo)致巨大的晶格應(yīng)變。如何突破鐵電極化與晶格應(yīng)變的相互制約，實(shí)現(xiàn)極化反轉(zhuǎn)與晶格應(yīng)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(dāng)今鐵電材料領(lǐng)域面臨的一個(gè)重大基礎(chǔ)性科學(xué)難題。

       該所研究員馬秀良、張志東等人不僅發(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，揭示了周期性閉合結(jié)構(gòu)的形成規(guī)律。該項(xiàng)工作解決了鐵電領(lǐng)域疇壁組態(tài)方面數(shù)十年來懸而未決的重大基礎(chǔ)科學(xué)問題。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器提供了新途徑。同時(shí)，該研究證實(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，為新型梯度功能材料的設(shè)計(jì)提供了新思路。