我国科学家在铁电材料领域的大突破

今天给大家讲讲我国科学家在铁电材料领域的大突破。1月23日,中国科学院物理研究所的金奎娟院士、葛琛研究员和张庆华副研究员带着他们的团队,在国际顶级期刊《科学》上发了篇论文。这一研究给下一代高密度信息存储技术奠定了坚实的基础,也让我们离未来的高密度存储更近了一步。 铁电材料因为里面有许多可被外电场翻转的“电学开关”,一直备受关注。传统理论认为畴壁在三维晶体中是个二维面。这次中国科学院物理所团队发现了一种厚度和宽度只有埃米(约0.25纳米)的一维畴壁,这个“一维线”的尺度只有头发直径的几十万分之一。 科学家们还弄清楚了这种一维畴壁怎么稳定存在,并且用电子辐照的局域电场成功地实现了对它的写入、移动和擦除。这不仅仅是看清楚了这个东西,还学会了怎么驾驭它。 这个研究对信息存储有深远意义。目前主流存储器是二维面存储单元,尺寸在几十纳米左右;这次发现的一维带电畴壁在投影视角下相当于一个点。从面到线再到点的下探,意味着存储单元物理极限尺寸大幅缩小。理论预测基于这项技术的存储密度能达到每平方厘米20TB量级,也就是说在一张邮票大小的器件内就能存储海量高清影视资料。 而且这个发现也对“存算一体”计算范式有很大价值。现在的人工智能计算面临内存墙瓶颈,数据搬运耗时耗力。而这个一维畴壁里的极化翻转和离子迁移有强耦合效应,这让它有同时具备信息存储和逻辑运算潜力。这就像人脑神经突触一样,有望打破现有计算架构的限制。 总之,中国科学院物理所这项原创性成果填补了铁电畴壁研究领域的空白,也展示了我国科研人员在攻克前沿难题方面的实力。只有在基础研究和原始创新上持续深耕才能掌握科技主动权。这是我国长期坚持基础研究结出的硕果。