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二维人造类铁电金属问世 有望催生新一代设备和应用
2018-06-13 科技日报

  据美国《每日科学》网站11日报道,美国科学家领导的一个国际科研小组近日称,他们研制出了一种新型二维人造金属材料,其在室温下的性质类似铁电材料,证实了诺贝尔物理学奖获得者菲鲁普·安德森50多年前提出的“铁电金属”理论。这种新人造材料也有望催生新一代设备和应用。

  铁电材料是一种介电材料,通常是不能导电的。其广泛用于手机、计算机存储器、高精度电机、超敏感传感器和声呐设备等电子产品中。

  上海科技大学物质科学与技术学院研究员郭艳峰对科技日报记者说,1965年,安德森等人预言了一种特殊的结构相变——“铁电金属”,即在金属状态下实现与铁电转变完全相同的结构相变。受此鼓舞,半个多世纪以来,科学家一直在苦苦寻觅真正的铁电金属材料,试图打破传统物理学的禁锢,真正将金属性与铁电性统一到一种材料中。不过,这就像将火与冰混在一起,无一成功。

  现在,罗格斯大学实验物理学教授贾克·查克哈连领导的团队,创造了一类新型二维人造材料,它们在室温下具有类似铁电材料的特性,证实了安德森的理论。

  据研究人员解释,当一种材料变成铁电材料时,其原子会永久移动,他们试图为铁电晶体增加金属导电性。具体做法是利用脉冲激光沉积薄膜,制备出钛酸钡(BaTiO3)3/钛酸锶(SrTiO3)/钛酸镧(LaTiO3)复合薄膜结构,在钛酸锶/钛酸镧界面处形成二维电子气实现金属导电,同时借助钛酸钡极性结构实现铁电结构相变,从而制造出了一种类似铁电材料的金属。

  查克哈连说:“新结构还拥有丰富的可调节物理性质,真可谓一举两得。”

  郭艳峰表示:“新研究另辟蹊径,借助复合结构,实现了金属性和铁电性的融合,对基础物理研究意义重大,但是还需要更多研究,证明得到的是真正的铁电金属。如果科学家研制出真正的铁电金属,那无疑是一个相当大的突破。”

  研究在线发表于最新一期的《自然·通讯》杂志。

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