08,12,2026 4просмотры
【приборСетевые новостиНедавно команда профессоров Чжан Гоцюань из Школы физических наук Нанкайского университета совместно с профессором Эухенио Дель Ре из Римского университета в Италии, профессором Беатрисом Нохедой из Гронингенского университета в Нидерландах и профессором Ахароном Х. Агранатом из Еврейского университета в Израиле обнаружила трехмерную сеть железо - электрического плетения, образованную самопроизвольным нарушением симметрии в кристаллах тантала ниобата калия (KTN: Li), и реализовала локальную оптическую регулировку. Исследование выявило новый механизм формирования топологической структуры в твердотельных ферроэлектрических кристаллах, обеспечивая новую материальную систему для разработки высокопрочных фотонных хранилищ, обработки информации и нейроморфных вычислений с глобальной топологической защитой. Результаты были опубликованы в журнале Spontaneous formation and optical manipulation of a woven domain fabric in a ferroelectric crystal. Нанкайский университет является первым завершенным подразделением диссертации, первым автором которой является Синь Фэй Фэй, преподаватель факультета физических наук Нанкайского университета.
Использование самопроизвольно поляризованного пространственного распределения информации для кодирования ферроэлектрических материалов является важной основой для высокоэффективных электронных и фотонных ферроэлектрических устройств хранения. Его поляризованное состояние может управляться световым полем для достижения чтения, записи и стирания, так что процесс хранения имеет бесконтактную, реконструируемую оптическую управляемость. В последние годы топологические поляризационные структуры, такие как ферроэлектрические вихри и сгримины, привлекли большое внимание из - за их топологической защиты. Тем не менее, сверхрешетки, образованные такими структурами, по существу по - прежнему состоят из локальных топологических элементов, а их топологическая защита ограничена локальными ячейками. Напротив, сложные системы, такие как двойные спирали ДНК и сети нейронных волокон в природе, образуют сети, охватывающие всю систему, непрерывно переплетаясь, и их стабильность исходит из общей топологической связности, а не от отдельных топологических элементов, поэтому они обладают высокой степенью стабильности, отказоустойчивости и структурной пластичности. В сочетании с этим глобальным топологическим механизмом защиты и оптическими регулируемыми характеристиками железоэлектрических материалов ожидается создание бионической платформы для хранения и обработки фотонной информации с высокой стабильностью и реконструируемостью. Однако такие трехмерные плетеные топологические структуры, образованные спонтанным разрывом симметрии, ранее не наблюдались в твердотельных ферроэлектрических кристаллах.
Исследовательская группа обнаружила, что во время сегнетоэлектрического фазового перехода кристаллов KTN, когда температура падает примерно на 2°C ниже температуры Кюри (19°C), суперрешетки доменов, расположенные по правилам, спонтанно развиваются, чтобы сформировать трехмерную сеть плетения железа и электричества. В отличие от ферроэлектрических вихрей, Sgmingzon и других локальных топологических структур, плетеная сеть состоит из непрерывных ферроэлектрических доменов, переплетающихся друг с другом и проходящих через всю систему, с глобальными топологическими защитными характеристиками. Дальнейшие исследования показали, что переплетение плетеных сетей на разных перекрестных узлах является нерегулярным и зависит от истории формирования сети, что дает ей возможность кодировать информацию. Основываясь на этой характеристике, исследовательская группа реализовала локальное оптическое регулирование трехмерной сети плетения железа и электричества, используя сфокусированное световое поле для выборочной реконструкции структуры плетения, для достижения фотозаписи, фотостирания и фотореконструкции в сложных топологических состояниях. Глобальный механизм топологической защиты обеспечивает хорошую стабильность структуры, в то время как оптическое регулирование позволяет гибко управлять различными топологическими состояниями, обеспечивая новый способ создания высокопрочной, реконструируемой платформы для хранения и обработки фотонной информации.
Вышеупомянутые результаты исследований расширяют границы применения топологической структуры ферроэлектроники в области хранения и обработки информации, реализуют сочетание топологической стабильности и оптической реконструируемости, обеспечивают новую материальную систему для разработки бионической платформы хранения фотонной информации с высокой стабильностью и реконструируемостью, а также открывают новые возможности для будущего развития нейроморфных вычислений и технологий обработки информации с низким энергопотреблением. Исследование финансировалось за счет таких проектов, как Национальная программа приоритетных исследований и разработок и Национальный фонд естественных наук.
