科技日报记者 郝晓明
中科院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心马秀良研究团队在氧化物铁电材料中发现半子(Meron，音译为“麦纫”)拓扑畴以及周期性半子晶格。这一发现是继通量全闭合之后，该研究团队在有关铁电材料拓扑畴结构方面的又一项新突破，这为与铁磁材料类比的结构特性再添新的实质性内容，也为探索基于铁电材料的高密度信息存储器件提供新思路。
6月1日，《自然·材料》以“氧化物铁电材料中发现极化半子晶格”为题在线发表了该成果。
拓扑畴结构具有拓扑保护性，可使数据得以长时间保存，在非易失性信息存储方面具有重要应用价值。然而，铁电材料中的拓扑畴一般都包含本体对称性不允许的连续极化旋转。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的一个基础性科学难题。
该研究团队经过长期学术积累，近年来在解决上述基础科学难题方面相继取得突破。铁电材料中周期性半子晶格的发现是该研究团队在前期应变调控方法的基础上，通过像差校正电子显微成像并结合相场模拟，使得半子拓扑畴结构所特有的面外极化与面内极化一同在实空间呈现出来。
该项工作进一步完善了通过失配应变调控铁电材料拓扑畴结构的重要性和有效性，揭示了极化体系中的电偶极子在一定条件下具有类似特殊凝聚结构的准粒子行为，这对探索基于铁电材料的高密度非易失性信息存储器件具有重要意义。同时，新型铁电拓扑畴得以在实空间以直观的形式呈现，成为科学家认识物质结构和自然规律的有力手段。
