科学家发现了一种诱导和控制金属极化和极性状态的方法
在材料科学领域，极化和极性的概念通常与绝缘体有关。但试想一下，如果我们能将这些特性引入金属。这可以减少与半导体相关的功率损耗，并延长电子设备所用电池的寿命。迄今为止，尽管学术界在诱导金属极化和极性方面进行了深入研究，但现有技术仍面临巨大挑战。
最近，浦项科技大学（POSTECH）物理系的 Daesu Lee 教授、首尔国立大学（SNU）物理和天文系的 Tae Won Noh 教授和 Wei Peng 博士以及双吉大学（SSU）物理系的 Se Young Park 教授通力合作，取得了突破性进展，发现了一种诱导和控制金属极化和极性状态的方法。
这项突破性研究最近发表在《自然-物理》杂志上。
诱导两极分化的挑战
顾名思义，金属中的"自由电子"的运动不会受到限制，因此很难将它们排列在特定的方向上以诱导极化或极性状态。此外，金属晶体两端对称的结构也给诱导这些电效应带来了挑战。
不过，研究小组采用了柔电场来实现金属内部的极化和极性状态。当物体表面发生非均匀变形时，就会产生这种场，从而通过微妙地改变金属的晶格结构来操纵电荷运动和电气特性。
(上图）通过柔电场实现极化金属态的示意图 (下图）极化金属 SrRuO3 的原子尺度成像图源 ：POSTECH
研究小组对电子元件和半导体领域广泛使用的钌酸锶（SrRuO3）施加外部压力，产生了柔电场。这种金属氧化物的特点是异外延，即不同形状的氧化锶和氧化钌晶体沿同一方向生长，具有中心对称结构。
挠电场改变了钌酸锶内部的电子相互作用和晶格结构，成功诱导了金属内部的极化，导致其电气和机械性能发生变化，并打破了之前的中心对称结构。通过对铁磁性金属进行柔电极化和控制，研究小组成功揭开了金属物质内部极化和极性实现的神秘面纱。
该研究的首席研究员、POSTECH 的 Daesu Lee 教授强调说："我们是第一批验证金属物质中极性状态普遍存在的研究人员。我希望这项研究的结果将有助于在半导体和电气领域制造高效设备。"
编译自:ScitechDaily
