米兰-西湖大学团队发现新型螺旋铁电结构—新闻—科学网

7月26日，西湖年夜学理学院物理系特聘研究员刘仕团队在《物理评论快报》上颁发了最新研究功效，并入选编纂保举。该研究操纵基在机械进修的份子动力学方式，揭露了在经典铁电材料钛酸铅中，经由过程施加恰当的应变，可以引诱出一种新型的螺旋铁电布局，这类布局揭示出庞大的压电效应。

铁电螺旋示意图。课题组供图

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铁电材料指的是在没有外加电场下，具有自觉电荷极化的材料。钛酸铅（PbTiO?）作为最典型的铁电材料之一，其物理特征和利用前景一向是研究热门。但是，传统的铁电材料研究首要集中在其静态布局和性质上，对其动态行动和复杂畴布局的摸索相对较少。

刘仕团队采取了密度泛函理论（DFT）和基在机械进修的份子动力学摹拟相连系的方式。经由过程这类方式，他们不但可以或许猜测材料的性质，还可以或许摹拟年夜量原子在温度和电场配合感化下的集体行动，从而揭露材料的动态布局和机能。

研究发现，在钛酸铅中施加恰当的应变可以引诱出一种螺旋铁电布局。这类布局中的电偶极子在三维空间中构成了螺旋摆列，揭示出高度联系关系的动态行动。这类螺旋布局揭示出了比传统多畴布局更优良的压电机能，其压电系数乃至可以跨越320 pC/N。这一发现为晋升铁电材料的压电效应供给了新的机制。

研究强调了动态布局在材料机能中的主要性。经由过程摹拟原子的集体行动，团队揭露了钛酸铅在压电效应上的躲藏优胜性，并提出了操纵拓扑布局晋升压电机能的新手段。

这项研究不但在物理层面上发现了铁电系统中的螺旋拓扑布局，还在科学方式论上展现了AI辅助的份子动力学在揭露材料新物理性质中的利用前景。同时，这项工作也为将来在手性声子、非共线铁电拓扑等方面的研究供给了新的思绪。

西湖年夜学理学院物理系博士生胡逸豪为论文第一作者，刘仕为论文通信作者，博士生杨季元在份子动力学方面供给了主要帮忙。

相干论文信息：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.046802

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