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)鐵電聚合物中發現了自組織的環形拓撲紋理，其展現出了具有反耦合手性疇（anticoupled chiral domains）的同心圓拓撲結構。
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現。其中，對實空間序參量進行組裝形成環形拓撲圖案如磁性斯格明子（自旋）、極化渦旋（電荷）等至今仍然是基礎研究領域的熱門話題。然而，可否在鐵電聚合物中觀測到環形極化拓撲（toroidal polar topology）現象并理解辨識其驅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)鐵電聚合物中發現了自組織的環形拓撲紋理，其展現出了具有反耦合手性疇（anticoupled chiral domains）的同心圓拓撲結構。研究發現，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和環形組裝，同時還能誘導沿著聚合物鏈的弛豫行為。這一環形極化拓撲引起了極化遠紅外波的周期性吸收，可實現在介觀尺度上對太赫茲波進行操縱。研究認為，這一發現不僅能夠為柔性鐵性體材料的設計提供指導，還能為發展具有多刺激轉變性質的柔性電子器件提供新的機會。2021年03月05日，相關成果以題為“Toroidal polar topology in strained ferroelectric polymer”的文章在線發表在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）
文章轉載自微信公眾號：材料人
