
在当今数字时代,数据存储技术的发展日新月异。想象一下,仅仅一层纳米厚度的薄膜就能存储千兆字节的数据,足以容纳电影、视频游戏和各种视频内容。这正是铁电材料在记忆存储领域展现的令人兴奋的潜力。铁电材料因其独特的离子排列而具有两种不同的极化状态,类似于二进制代码中的0和1,可用于数字记忆存储。这些状态稳定、节能,并且可以通过小电场快速切换,使其成为理想的存储介质。

铁电材料因具有超快的读写速度、断电后数据不丢失、以及超低功耗和抗辐照能力,是开发非易失性存储芯片的理想材料之一。此外,其具有可切换的电极化,被认为是实现类脑智能器件和存算一体架构的候选技术方案。然而,存储芯片存在读写次数限制,不可避免的疲劳失效问题,导致铁电材料存储器的读写次数受限,阻碍了铁电材料的实际应用。

6月7日,中国科学院宁波材料技术与工程研究所柔性磁电功能材料与器件团队联合电子科技大学、复旦大学,在《科学》(Science)上发表了题为Developing fatigue-resistant ferroelectrics using interlayer sliding switching的研究文章。该研究基于二维滑移铁电机制,创制了无疲劳的铁电材料,为解决铁电材料的疲劳问题提供了全新途径。

近期,西安交通大学与中国科学技术大学、湖南师范大学、南京大学等单位合作,在二维层状反铁电材料实验研究中取得突破性进展,在该体系中首次获得本征六重极化态,提出了垂直铁电/反铁电畴堆叠耦合实现的本征六态和四态机制。

8月4日,中国科学院宁波材料技术与工程研究所柔性磁电功能材料与器件团队在《科学》(Science)上,发表了题为Intrinsically elastic polymer ferroelectric by precise slight crosslinking的研究文章。该研究提出了铁电材料的本征弹性化方法,即采用微交联法使铁电聚合物从线性结构转变为网络状结构,通过精准调控交联密度在实现弹性化的同时,降低结构改变对材料结晶性能的影响,开创性地同时将弹性与铁电性赋予同一材料。基于此,该研究创制了一种兼具弹性与铁电性,且具有较好的耐机械疲劳和铁电疲劳性能的弹性铁电聚合物。

美国科学家领导的一个国际研究小组表示,他们研制出的一种新型铁电聚合物,能高效地将电能转化为机械应变,有望成为一种高性能的运动控制器(致动器),在医疗设备、先进机器人和精密定位系统中大显身手,例如作为机器人的“肌肉”等。相关研究论文发表于最近的《自然·材料》杂志。

莱斯大学材料科学家团队意外发现了铁电二维材料的一种特性,可以对其进行控制作为纳米级开关甚至发动机。单层或二维材料具有物理、电气、化学和光学特性,使这种材料在从消费电子到医疗和工业技术等各个领域的应用中发挥重要作用。

美国宾州大学材料研究所材料科学与工程教授Jon-Paul Maria等研究人员近日在《应用物理学杂志》(Journal of Applied Physics)发表论文,称掺杂镁的氧化锌(magnesium-substituted zinc oxide)呈现铁电性,这一铁电新材料有望在低能耗条件下提高数字信息存储能力。

铁电畴的翻转关乎铁电材料的多种性能如压电性能、电卡性能、铁电存储性能等。铁电准同型相界由于具有超高压电性能,因而理解铁电准同型相界处的畴翻转机制对于进一步开发高性能压电材料具有重要的意义。普遍认为,铁电准同型相界处畴翻转是通过极化的逐渐旋转来实现,然而极化旋转理论只针对单畴,仍然不能解释铁电准同型相界材料的多畴状态在外电场下如何翻转。