本项研究的萤石结构铁电材料中的一维带电畴壁示意图。中国科学院物理研究所 供图

　　正是这些新材料和新方法，使研究团队能够发现一维带电畴壁这种新结构。

　　本项研究创新点是通过维度限制设计思路，在三维晶体里寻找到一维带电畴壁新结构，其意义主要体现为两个层面：

　　科学层面，研究结果打破了人们对于三维晶体中畴壁为本征二维结构的传统认知，阐明了萤石铁电体中极化切换与氧离子传输之间的内在耦合关系。

　　应用层面，埃级尺寸(约为人类头发直径的数十万分之一)的畴壁单元预期能极大地提升信息存储密度，通过在半个单胞内控制一维畴壁的写入、驱动和擦除，能实现模拟计算，为极限密度人工智能器件开发提供了科学基础。

　　如何转化应用

　　铁电材料与畴壁研究的核心在于通过对材料内部极化“开关”(铁电畴)及其边界(畴壁)的精确调控，来创造新一代高性能器件，以应对信息存储、人工智能、高端装备与前沿科技竞争等多方面的国家战略需求，尤其是铁电畴壁研究对人工智能硬件的革新潜力巨大。

　　研究团队表示，利用具有灵活电场可调性的畴壁单元，可在同一物理器件中实现高密度数据存储与类脑计算功能，为开发下一代高性能、低功耗的人工智能芯片提供核心材料解决方案。该方向前沿之一是如何构筑出极限尺寸的畴壁新结构，从而大幅提升器件存储密度和算力。

　　利用一维带电畴壁进行信息存储，预计将比当前的存储密度提高约几百倍——理论上可达每平方厘米约20太字节(TB)，相当于将1万部高清电影或20万段高清短视频存储在一张邮票大小的设备中。

　　同时，基于一维畴壁的人造神经突触不但将大幅提高器件密度，而且预计还将具有低功耗和易操控等优点。研究团队3年前制备的实验样品中仍能观察到畴壁稳定存在，这表明一维畴壁具有良好的稳定性。(完)

【编辑:张令旗】

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