我国科学家在1月23日把新型晶体结构给找到了。中国科学院物理研究所的研究人员告诉记者,他们用激光办法搞出了一种自支撑的萤石结构铁电薄膜,还利用先进的电子显微镜把薄膜里的一维带电畴壁给看了个透,还能把它们调控起来。这一成果已经发表在国际学术期刊《科学》上。物质世界里有一类特殊材料,内部像有无数个“电学指南针”,指向的是正负电荷分离的方向。这种材料没有外部电场就能自己分开电荷,我们叫它铁电材料。它们的极化方向还能用外部电场来反转。铁电材料能像磁铁吸铁一样吸走周围的电荷,所以在信息存储、传感和人工智能等领域应用潜力很大。铁电材料里的“指南针”为了降低能量,并不都朝一个方向指。它们分成了一群群朝一个方向的“铁电畴”,还有分隔这些群的“畴壁”。一块铁电材料就像魔方,全是一个颜色就是单一畴壁;要是颜色不同就有分界。要是两个同样的极连在一起,就会因为电荷聚集不稳当,得用特殊的“胶水”粘住。有了这种胶水,带电的畴壁性质就跟普通的铁电畴不一样。以前觉得三维材料里的畴壁是个平面,比畴小得多。科学家就想基于这个搞个纳米电子学来提高器件性能。 萤石结构铁电材料给大家带来了新希望。这种三维结构是由极性晶格层和非极性晶格层交替堆成的。铁电极化就被困在这些分开的极性层里了。所以原本的三维魔方变成了分开的二维拼图。科研人员就在琢磨这种材料里是不是藏着一维的带电畴壁结构呢?如果有是怎么稳住的?我们能不能控制它产生、动和消失? 研究团队发现这些带电畴壁被困在极性层里了。厚度和宽度都是埃级那么小(头发直径的几十万分之一)。畴壁上多余的氧离子或者空位就充当了粘合的“胶水”,把带电结构给稳住了。团队还拿电子辐照产生的局部电场演示了怎么人工操控这些一维带电结构。这个发现完全打破了大家对畴壁结构的老看法,给以后开发密度极高的人工智能器件打下了基础。 (总台央视记者 帅俊全 褚尔嘉)