我国科学家颠覆传统认知发现一维带电畴壁助力AI器件突破

时间：2026-01-23人气：作者：小鱼

1月23日，中国科学院物理研究所金奎娟院士、葛琛研究员、张庆华副研究员团队的重大研究成果在线发表于国际顶级期刊《科学》，该团队首次在萤石结构氧化锆薄膜中观测到一维带电畴壁，并成功实现对其的人工精准操控，这一突破颠覆了人类对畴壁结构的传统认知，为开发存储密度接近物理极限的人工智能器件开辟了新路径。

铁电材料因具有可调控的自发极化特性，在信息存储、传感及人工智能领域拥有巨大应用潜力，其内部极化方向相同的区域称为“铁电畴”，畴与畴之间的边界即“畴壁”。此前传统观点普遍认为，畴壁为二维平面结构，如同魔方不同颜色方块间的界面，而该团队的研究打破了这一固有认知。

研究团队发现，在特殊层状晶体结构的萤石类铁电材料中，铁电极化被限制在分离的极性层内，使原本二维的畴壁可收缩为一维线性结构。为验证猜想，团队采用激光法制备出自支撑的萤石结构氧化锆薄膜，借助先进电子显微镜进行原子尺度观测，不仅证实了一维带电畴壁的存在，还发现其厚度与宽度仅为埃米级别，约为头发直径的数十万分之一。

实验表明，畴壁处聚集的过量氧离子或氧空位充当了电荷补偿的“胶水”，稳定了这一特殊带电结构。同时，团队通过电子辐照产生局部电场，成功实现了对一维畴壁的产生、移动与擦除的人工调控。这一成果为原子尺度设计新型功能结构提供了新思路，预示未来可在更小尺度上实现高效模拟计算，为高性能AI器件研发奠定理论基础。

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