中國粉體網(wǎng)訊  近日，材料學院孫軍教授、丁向東教授、武海軍教授與四川大學通力合作在無鉛鈦酸鉍鈉基弛豫鐵電陶瓷的電疇結構調控方面取得重要進展。該團隊利用精細化組分調控的手段，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型的納米尺度的泡狀鐵電疇結構。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制作用。該工作為研究塊體鐵電材料中的拓撲電疇結構提供了一種新思路。

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力，在多層薄膜中可實現(xiàn)對拓撲電疇結構的操控。然而，這類有效的外延應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構在塊體鐵電材料中的應用。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制，這也決定了最終觀察到的鐵電疇的構型。弛豫鐵電陶瓷作為一類具有優(yōu)異的機電耦合響應的功能材料，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構開展研究。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.相場模擬的結果揭示塊體鐵電材料中的多種極性結構。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構，在高密度存儲方向可能具有潛在的應用價值。

相關成果以“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，材料學院武海軍教授、四川大學吳家剛教授、新加坡國立大學Stephen J. Pennycook教授為共同通訊作者，材料學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，感謝學校分析測試共享中心在電鏡定性和定量結構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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