近期，清華大學的南策文和沈洋（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)形拓撲紋理，其展現(xiàn)出了具有反耦合手性疇（anticoupled chiral domains）的同心圓拓撲結(jié)構(gòu)。
在過去很長一段時間里，研究者對自旋、電荷、軌道和晶格自由度的操縱能夠帶來例如高溫超導體等許多重大的科學發(fā)現(xiàn)。其中，對實空間序參量進行組裝形成環(huán)形拓撲圖案如磁性斯格明子（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到環(huán)形極化拓撲（toroidal polar topology）現(xiàn)象并理解辨識其驅(qū)動力到目前為止都困擾著研究人員。近期，清華大學的南策文和沈洋（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)形拓撲紋理，其展現(xiàn)出了具有反耦合手性疇（anticoupled chiral domains）的同心圓拓撲結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)，彈性能、電能和梯度能的相互作用導致了與聚合物鏈正交的極化的旋轉(zhuǎn)和環(huán)形組裝，同時還能誘導沿著聚合物鏈的弛豫行為。這一環(huán)形極化拓撲引起了極化遠紅外波的周期性吸收，可實現(xiàn)在介觀尺度上對太赫茲波進行操縱。研究認為，這一發(fā)現(xiàn)不僅能夠為柔性鐵性體材料的設(shè)計提供指導，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會。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)片層的表征和計算
圖3 P(VDF-TrFE)片層的性能研究
圖4 遠紅外波的周期性吸收
文獻鏈接：Toroidal polar topology in strained ferroelectric polymer（Science, 2021, DOI: 10.1126/science.abc4727）
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