據物理學家組織網7月9日（北京時間）報導，最近，美國能源部布魯克海文國家實驗室、勞倫斯·伯克利國家實驗室等利用電子全息攝影技術，拍下鐵電納米材料亞原子結構，並揭示了它的性質。研究人員指出，這是迄今拍下鐵電亞原子結構最小尺度，有助於理解鐵電材料的性質，擴大其研發和應用，研發新一代先進電子設備。相關論文發表在7月8日的《自然—材料》雜誌上。
這種電子全息攝影術能以皮米（10的負12次方）精確度，拍下材料原子位移所產生的電場圖像。布魯克海文物理學家朱毅梅（音譯）說：「這是我們第一次看到原子的確切位置，並把它和納米粒子的鐵電現象聯繫起來。這種基礎突破不僅是技術上的裡程碑，也為工程應用帶來了可能。」
鐵磁材料日常生活中隨處可見，這種材料本身有磁偶極距，指向北極或南極。這些偶極距自身趨向於排列整齊，由此產生了吸引和排斥的磁化作用。通過外加磁場翻轉磁化作用，就能操控這些材料。
鐵電材料與鐵磁材料同族，它們在分子尺度也有偶極距，但是正負電極而不是磁極，通過外加電場也能翻轉這種電極。這種關鍵特徵來自材料內部亞原子層面的不對稱和排列現象。在新研究中，研究人員首次通過透射電子顯微鏡將這種現象拍攝下來。
目前的磁性存儲設備，如大部分計算機中的硬碟，是通過翻轉內部磁矩（對應於計算機二進位代碼1或0），將信息「寫入」鐵磁材料。而鐵電存儲是通過電場將材料的兩種電極狀態結合起來，轉化為代碼，在計算機上寫入和讀出數據信息。而最終在效率上，鐵電材料有望勝過鐵磁材料。
鐵電材料將信息存儲在更小的空間，幾乎是從微米下降到納米。在納米級別，每個粒子都是一個比特。但要擴展到應用設備上，必須知道怎樣壓縮它們才不會犧牲內部電極。理論上這是非常困難的，研究人員解釋說，實驗所演示的電子全息攝影術，能確定各種情況下的所需參數。
該研究揭示了單個鐵電粒子能保持電極的穩定性，這意味著每個納米粒子能作為一個數據比特。但由於它們存在邊緣場，還需要一些活動空間（約5個納米）才能有效操作。否則可能在擴展到計算機存儲中時，不能保持代碼完整性而破壞信息。布魯克海文物理學家韓永建（音譯）表示，鐵電材料能提高存儲密度，每平方英寸鐵電材料製成的電子設備存儲的信息達到兆兆字節，新技術讓我們離設計製造這種設備更進一步。（來源：科技日報 常麗君）
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