中國粉體網(wǎng)訊  近日，材料學(xué)院孫軍教授、丁向東教授、武海軍教授與四川大學(xué)通力合作在無鉛鈦酸鉍鈉基弛豫鐵電陶瓷的電疇結(jié)構(gòu)調(diào)控方面取得重要進展。該團隊利用精細化組分調(diào)控的手段，首次在塊體鐵電陶瓷中發(fā)現(xiàn)且證實了具有多極性拓撲構(gòu)型的納米尺度的泡狀鐵電疇結(jié)構(gòu)。通過球差校正掃描透射電鏡、壓電力顯微鏡對泡狀電疇里的拓撲形貌進行了實空間成像，并用相場模擬的手段揭示了觀測到的現(xiàn)象源于強、弱自發(fā)極化鐵電相的塊體能、彈性能和靜電能的相互調(diào)制作用。該工作為研究塊體鐵電材料中的拓撲電疇結(jié)構(gòu)提供了一種新思路。

薄膜材料可以有效控制極化場和退極化場，因而通過改變鐵電層和順電層之間的外延應(yīng)力，在多層薄膜中可實現(xiàn)對拓撲電疇結(jié)構(gòu)的操控。然而，這類有效的外延應(yīng)力卻不適用于塊體材料，這也限制了這些具有豐富物理性能的拓撲結(jié)構(gòu)在塊體鐵電材料中的應(yīng)用。塊體鐵電材料的總自由能主要受共存相的塊體能、彈性能和靜電能的調(diào)制，這也決定了最終觀察到的鐵電疇的構(gòu)型。弛豫鐵電陶瓷作為一類具有優(yōu)異的機電耦合響應(yīng)的功能材料，近些年來吸引了越來越多的研究人員對其具有多相共存的微觀結(jié)構(gòu)開展研究。本文首次在塊體鐵電陶瓷中發(fā)現(xiàn)且證實了泡狀鐵電疇的存在，還指出了該類材料中極性斯格明子存在的可能性。

圖例：A.在鈦酸鉍鈉基弛豫鐵電陶瓷中通過化學(xué)改性來誘發(fā)泡狀疇的策略。B.用球差校正的STEM對潛在的極性斯格明子進行實空間成像。C.相場模擬的結(jié)果揭示塊體鐵電材料中的多種極性結(jié)構(gòu)。D.泡狀疇在外加電場作用下演變?yōu)椤疤鹛鹑Α睜铍姰牻Y(jié)構(gòu)，在高密度存儲方向可能具有潛在的應(yīng)用價值。

相關(guān)成果以“Nanoscale bubble domains with polar topologies in bulk ferroelectrics”為題發(fā)表在Nature Communications上。 西安交大為該論文第一通訊作者單位，材料學(xué)院武海軍教授、四川大學(xué)吳家剛教授、新加坡國立大學(xué)Stephen J. Pennycook教授為共同通訊作者，材料學(xué)院宗洪祥副教授為論文共同第一作者。該研究得到了西安交大青年拔尖人才計劃等項目的支持，感謝學(xué)校分析測試共享中心在電鏡定性和定量結(jié)構(gòu)表征和分析的鼎力支持。

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）

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