中國網/中國發展門戶網訊 中科院金屬研究所包裝設計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VR虛擬實境料中發現半子(Meron，也有音譯為麥紉)拓撲疇以及周期性半子晶格。這一發現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活動佈置構方面的又一項重道具製作要突破，為與鐵磁材料類比的結構特性再添新的實質性內容，也將為展覽策劃探索基于鐵電材料的高密度信息存儲器件提供新思路。2020年6月全息投影1日，《自然·材料》以“氧化物鐵電材料中發現極化半子晶格”為題在線發表了該研究成果。該項工作由馬秀良、朱銀蓮、王宇佳人形立牌、馮燕朋、唐云龍等人共同設計和完成。
拓撲疇結構具有拓撲保護性，可使數據得以長時間大圖輸出保存，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極化旋轉。如何突破鐵電極化與晶格應變的相互制約，實現極化反轉與晶格應變的有效調控，獲得有望用于超高密度信息存儲的結構單元，是當今鐵電材料領域面臨的一個基礎開幕活動性科學難題。
據介紹，該研究團隊經典大圖經過長期的學術積VR虛擬實境累，近年來在解決上述基礎科學難題方面相繼取得突破。他們曾實施應變調控在鈧酸鹽襯底上構筑出一系列超薄的鐵電PbTiO3/SrTiO3多層膜，利用具有原子尺度分辨能力的像差校正電子顯微術，不僅發現通量全閉開幕活動合疇結構及其新奇的原子構型圖譜，而且觀察到由順時針和逆時針閉合結構交替排列所構成的大尺度周期性陣列。
半子是拓撲荷為±1/2的非平面型拓撲疇結構。鐵電材料中周期性半子晶格的發現是該研究團隊在前期應變調控方法的基礎上，通過像差校正電子顯微成像并結合相場模擬，使得半子拓撲疇結構所特有的面外極化與面內極化一同在實空間呈現出來。他們在外延生長在SmScO3襯底上的超薄PbTiO3薄膜（5nm）中不僅發現面內匯聚型和面內發散型半FRP子，而且發現反半子展覽策劃結構，以及半子與反半子組合后發生湮滅所形成的拓撲荷為零的疇結構。通過對像差校正顯微圖像中離子位移的定量分析，發現半子和反半子按照一定的規律形成晶格(會聚型半子形成8nm´8nm的二維周期性正方晶格)。相場模擬表明形場地佈置成半子晶格互動裝置有利于降低體系的彈性能，從而使得包含半子晶格的模型比隨機分布玖陽視覺的半子模型互動裝置能量更低。
該項工作包裝盒進一步完善了通過失配應變調控鐵電材料拓撲疇結構的重要性和有效性，揭示了極化體系中的電偶極子在一定條件下具有道具製作類似特殊凝聚結構的準粒子行為，對探索基于模型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展覽策劃間以直觀的形式呈現，這表明具有亞埃尺度分辨能力的像差校正電子顯微術以及在此基礎上的定量分析是科學家認識物質結構和自然規律的有力手段。
外延生長在SmScO3襯底上的PbTiO3超薄膜中會參展聚型半子的面內應變和啟動儀式晶格旋轉信息(a, 經典大圖b, c)；會聚型和發散型半子交替排列所形成的周期性半子晶格示意圖(d)。
半子包裝設計晶格的原子尺度信息。記者會(a)三維展示圖；(b)截面樣的離子位移圖；(c)平面樣的離子位移圖；(d)平面離子位移圖中一個半子的放玖陽視覺大圖。
半子晶格的相場模擬結果。(a)三維展示圖；(b, c)匯聚型和發散型半子的截面極化矢量圖；(d)半子和反半子的平面極化矢量圖；(e, f)圖d中兩個半子包裝盒的三維極化矢量圖。
隨機半子模型的相場模擬結果。(a)水平截面圖；(b-e)圖a中四個區域的極化矢量和拓撲密度AR擴增實境分布圖；(f-i)這四個拓撲疇結構的三維極化矢量圖。
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