【48812】【科技自立自强】西安交大科研人员在二维铁电极化拓扑结构研讨方面获得重要发展

　　上世纪四十年代，物理学家Kittel就指出因为晶体的各向异性能和相邻自旋磁矩的彼此耦合，磁性材猜中有几率存在特别的磁畴结构。这类特别磁畴结构，如通量闭合畴、涡旋畴、反涡旋畴以及磁性斯格明子等，随后被试验证明并界说为磁性拓扑结构。相似于磁性材猜中未成对电子构成的净自旋在居里温度以下构成自发磁矩，铁电材猜中晶体对称性畸变诱导正、负电荷中心相对偏移，然后构成电偶极矩，发生自发铁电极化。当铁电资料系统被缩小到微纳米标准时，在晶格应变、外表退极化场和静电能的彼此作用下，自发铁电极化理论上也或许构成与铁磁拓扑结构相似的、非普通的、滑润改变的极化拓扑结构。近年来，研讨人员在钙钛矿铁电超晶格和铁电薄膜中，证明存在涡旋、中心畴、极化斯格明子等许多别致极化拓扑结构，发现了许多新颖的物理现象和使用远景，引发了铁电极化拓扑结构的研讨热潮。

　　近来，西安交通大学资料学院的邓俊楷教授课题组与航天学院的刘益伦教授和墨尔本大学的刘哲教授通力合作，经过多标准模仿办法将铁电极化拓扑结构及其调控拓宽到二维铁电材猜中。首要，研讨团队使用榜首性原理核算，发现二维PbX（X = S，Se，Te）资料可经过应变诱发“顺电-铁电”相变，并确认了资料的“应变-极化”相图；随后，根据二维PbX资料具有优异的面外委曲变形的特色，研讨团队选用根据深度学习势的大规模分子动力学，模仿“纳米压痕”试验，发现二维PbX资料在杂乱应变场条件下可诱发“类斯格明子”的极化涡旋拓扑结构；最终，使用有限元模仿，经过规划不同几许压头的纳米压痕或压力鼓泡等机械载荷导致的杂乱应变场，在二维PbX材猜中完成了可回复的极性涡旋、反涡旋和通量闭合畴等多种二维曲面铁电极化拓扑结构。研讨工作证明了使用杂乱应变场，可在柔性二维铁电材猜中，规划各种可逆的极化拓扑结构，有望为开发根据新式二维铁电资料的高密度存储器和传感器等功用器材供给新的思路。

　　以上研讨成果以《二维拓扑外表上可调控铁电拓扑缺点：杂乱应变工程诱发类斯格明子二维极化拓扑结构》（Tunable Ferroelectric Topological Defects on 2D Topological Surfaces: Complex Strain Engineering Skyrmion-Like Polar Structures in 2D Materials）为题发表于世界学术期刊《先进功用资料》（Advanced Functional Materials，影响因子IF=19）。西安交通大学为论文的榜首作者和榜首通讯单位，资料学院博士生徐博、弓站朋和航天学院博士生刘静冉为论文的一起榜首作者。本项研讨得到了国家自然科学基金面上项目、陕西省要点研制方案、立异引智111方案2.0项意图赞助。研讨也得到了西安交通大学高算渠道和西安未来人工智能核算中心供给的超算算力和技术支持。

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