近期，清華大學(xué)的南策文和沈洋（共同通訊作者）等人在P(VDF-TrFE)鐵電聚合物中發(fā)現(xiàn)了自組織的環(huán)形拓?fù)浼y理，其展現(xiàn)出了具有反耦合手性疇（anticoupled chiral domains）的同心圓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
在過去很長(zhǎng)一段時(shí)間里，研究者對(duì)自旋、電荷、軌道和晶格自由度的操縱能夠帶來例如高溫超導(dǎo)體等許多重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。其中，對(duì)實(shí)空間序參量進(jìn)行組裝形成環(huán)形拓?fù)鋱D案如磁性斯格明子（自旋）、極化渦旋（電荷）等至今仍然是基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的熱門話題。然而，可否在鐵電聚合物中觀測(cè)到環(huán)形極化拓?fù)洌╰oroidal polar topology）現(xiàn)象并理解辨識(shí)其驅(qū)動(dòng)力到目前為止都困擾著研究人員。近期，清華大學(xué)的南策文和沈洋（共同通訊作者）等人在P(VDF-TrFE)鐵電聚合物中發(fā)現(xiàn)了自組織的環(huán)形拓?fù)浼y理，其展現(xiàn)出了具有反耦合手性疇（anticoupled chiral domains）的同心圓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)，彈性能、電能和梯度能的相互作用導(dǎo)致了與聚合物鏈正交的極化的旋轉(zhuǎn)和環(huán)形組裝，同時(shí)還能誘導(dǎo)沿著聚合物鏈的弛豫行為。這一環(huán)形極化拓?fù)湟鹆藰O化遠(yuǎn)紅外波的周期性吸收，可實(shí)現(xiàn)在介觀尺度上對(duì)太赫茲波進(jìn)行操縱。研究認(rèn)為，這一發(fā)現(xiàn)不僅能夠?yàn)槿嵝澡F性體材料的設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)，還能為發(fā)展具有多刺激轉(zhuǎn)變性質(zhì)的柔性電子器件提供新的機(jī)會(huì)。2021年03月05日，相關(guān)成果以題為“Toroidal polar topology in strained ferroelectric polymer”的文章在線發(fā)表在Science上。
圖2 P(VDF-TrFE)片層的表征和計(jì)算
圖3 P(VDF-TrFE)片層的性能研究
圖4 遠(yuǎn)紅外波的周期性吸收
文獻(xiàn)鏈接：Toroidal polar topology in strained ferroelectric polymer（Science, 2021, DOI: 10.1126/science.abc4727）
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