新研究或让铁电材料实现超高密度信息存储

本报讯（记者周峰）金属研究所沈阳材料科学国家（联合）实验室固体原子像研究部马秀良研究员、朱银莲研究员和唐云龙博士等人组成的材料界面电子显微学研究团队，与金属研究所磁学及磁性材料研究部张志东研究员以及乌克兰和美国的科学家合作人员，在铁电材料中发现了通量全闭合畴结构以及由顺时针和逆时针闭合结构交替排列构成的大尺度周期性阵列，并发现了闭合结构核心处存在巨大弯电效应，有望使铁电材料实现超高密度信息存储功能，相关成果4月16日在线发表于《科学》杂志。

铁电材料与铁磁材料具有极强的类比性。自1986年起，物理学家相继预测，在一定条件下，铁电材料中可能出现通量全闭合结构，该结构理论上可带来超高密度的信息存储功能，但近30年来该理论却一直没有得到实验证实。其主要困难在于铁电材料中通量全闭合结构必然导致巨大的晶格应变。如何突破铁电极化与晶格应变的相互制约，实现极化反转与晶格应变的有效调控，获得有望用于超高密度信息存储的结构单元，是当今铁电材料领域面临的一个重大基础性科学难题。

该所研究员马秀良、张志东等人不仅发现通量全闭合畴结构及其新奇的原子构型图谱，而且观察到由顺时针和逆时针闭合结构交替排列所构成的大尺度周期性阵列，揭示了周期性闭合结构的形成规律。该项工作解决了铁电领域畴壁组态方面数十年来悬而未决的重大基础科学问题。铁电材料中通量全闭合结构以及核心处巨大弯电效应的发现将把铁电薄膜器件的设计和研发推向一个新的高度，为探索基于铁电材料的高密度信息存储器提供了新途径。同时，该研究证实了巨大的弹性应变梯度可以通过多层膜的形式保存下来，为新型梯度功能材料的设计提供了新思路。