来源：ub8优游登录注册5.0 发布时间：2024-07-05 10:34:44 人气：1
氧化物晶体薄膜中发现的奇特的极化拓扑结构，如极性斯格明子、东床及极化涡旋阵列等，因其在纳米电子范畴具有巨大的运用潜力而十分重视。此前的研讨标明这些极化拓扑结构首要存在于铁电超晶格和铁电纳米薄膜中，以为特定的温度、应变和外加电场等外界影响会促进无序的铁电极化向有序且具有特定拓扑数的极化结构改动。但是，现在的研讨局限于铁电超晶格资料，且怎么调控极化拓扑结构仍然是极具应战的难题。
近来，西安交通大学力化学耦合与智能介质实验室报导了一种根据褶皱诱导挠曲电效应的极化拓扑结构调控办法。这种根据挠曲电效应的调控战略不再受限于超晶格结构或铁电资料，可广泛适用于一切中心对称或非中心对称纳米薄膜，为极化拓扑结构供给更宽广的资料和结构挑选空间。相关效果以《褶皱薄膜中挠曲电极化图画的力学调控》（Mechanical Control of Polar Patterns in Wrinkled Thin Films via Flexoelectricity）为题宣布在物理学旗舰期刊《物理谈论快报（Physical Review Letters）》上。
极化拓扑结构的构成是体系中弹功能、静电能和梯度能之间敏锐的竞赛平衡成果，其间，应变梯度和电极化之间的耦合效应（挠曲电效应）在纳米标准将会起主导作用。不同于铁电和压电效应，挠曲电效应广泛存在于一切中心对称和非中心对称电介质中。在这种前提下，是不是能够运用挠曲电效应来改动非极性中心对称资料的极性并进一步调控其内部的极化拓扑结构？假如可行，那么另一个要害的问题是怎么诱导发生具有拓扑结构的应变梯度场？
针对以上问题，作者经过改动薄膜-柔性基底体系（膜-基体系）的力学鸿沟，使体系发生不同的外表失稳褶皱，进而在纳米薄膜中引进具有特别拓扑结构的应变梯度场及与之对应的挠曲电极化结构（图1）。研讨成果展现了改动褶皱描摹时，中心对称纳米薄膜在挠曲电效应的驱动下从非极性状况（图 1c）向有序的条纹（图2）、东床（图3）及杂乱的迷宫极化拓扑结构的改动进程（图4），标明力学鸿沟、资料特点和节操参数是调控这类极化拓扑结构的重要的条件。别的，作者运用分子动力学模仿和榜首性原理（概况见论文支撑资料）相结合的方法进一步验证了与褶皱描摹相对应的极化拓扑结构。该研讨中报导的根据挠曲电效应的极化拓扑结构不只适用于中心对资料，还能够扫兴到其他非中心对称资料，赋予极化拓扑结构更多的可能性和吸引力。
图 2.(a-b) 单轴紧缩下条纹褶皱描摹诱导发生的（c~g）应变梯度场及对应的极化结构
图 3. (a~b) 等轴紧缩下棋盘格褶皱描摹和与之对应的（c~f）正负东床极化拓扑结构；（g~h）极化旋度差异是形成顺时针发散型和逆时针收敛型东床拓扑结构的机理
图 4. (a) 极化拓扑结构随双轴紧缩应变改变相图；（b~c）极化幅值和周期性极化结构波长随所受紧缩应变和薄膜-基底弹性模量比的改变
西安交通大学博士研讨生尚红星为论文榜首作者，西安交通大学博士研讨生董惠婷、吴宜涵，邓锋助理研讨员和胡淑玲教授参加了论文的相关作业，梁旭教授和申胜平教授为论文一起通讯作者。该研讨得到了国家自然科学基金委优秀青年、面上项目的赞助。
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