清华大学最新Science: “搅动”铁电聚合物

【引言】

在过去很长一段时间里，研究者对自旋、电荷、轨道和晶格自由度的操纵能够带来例如高温超导体等许多重大的科学发现。其中，对实空间序参量进行组装形成环形拓扑图案如磁性斯格明子（自旋）、极化涡旋（电荷）等至今仍然是基础研究领域的热门话题。然而，可否在铁电聚合物中观测到环形极化拓扑（toroidal polar topology）现象并理解辨识其驱动力到目前为止都困扰着研究人员。

【成果简介】

近期，清华大学的南策文和沈洋（共同通讯作者）等人在P(VDF-TrFE)铁电聚合物中发现了自组织的环形拓扑纹理，其展现出了具有反耦合手性畴（anticoupled chiral domains）的同心圆拓扑结构。研究发现，弹性能、电能和梯度能的相互作用导致了与聚合物链正交的极化的旋转和环形组装，同时还能诱导沿着聚合物链的弛豫行为。这一环形极化拓扑引起了极化远红外波的周期性吸收，可实现在介观尺度上对太赫兹波进行操纵。研究认为，这一发现不仅能够为柔性铁性体材料的设计提供指导，还能为发展具有多刺激转变性质的柔性电子器件提供新的机会。2021年03月05日，相关成果以题为“Toroidal polar topology in strained ferroelectric polymer”的文章在线发表在Science上。

【图文导读】

图1 环形极化拓扑的观测

图2 P(VDF-TrFE)片层的表征和计算

图3 P(VDF-TrFE)片层的性能研究

图4 远红外波的周期性吸收

文献链接：Toroidal polar topology in strained ferroelectric polymer（Science, 2021, DOI: 10.1126/science.abc4727）

本文由材料人学术组NanoCJ供稿。

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