研究人員通過控制原子結(jié)構(gòu)的變化來(lái)證明一種新穎的物理現(xiàn)象

有句老話：“如果橡膠是通向地面的材料，那么鋁是通向天空的材料。”總是在改變?nèi)祟悮v史的每個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)發(fā)現(xiàn)新材料。隨著諸如摻雜硅材料，電阻變化材料和自發(fā)磁化和極化的材料等新材料的出現(xiàn)，用于存儲(chǔ)設(shè)備的材料也在急劇發(fā)展。這些新材料是如何制成的?POSTECH的一個(gè)研究小組揭示了利用人工智能制造用于新存儲(chǔ)設(shè)備的材料的背后機(jī)制。

材料科學(xué)與工程系的崔思永教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)和POSTECH物理系的李大壽教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)一起成功合成了一種新型物質(zhì)，該物質(zhì)通過引起極化而產(chǎn)生電(這種現(xiàn)象在(在室溫下，負(fù)電荷和正電荷的位置與晶體中的負(fù)電荷和正電荷的位置分開)，并通過深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析確認(rèn)了晶體結(jié)構(gòu)的變化。這篇論文發(fā)表在最近一期的《自然通訊》上。

鈣鈦礦氧化物的原子結(jié)構(gòu)經(jīng)常變形，其性質(zhì)由氧八面體旋轉(zhuǎn)(OOR)決定。實(shí)際上，只有少量穩(wěn)定的OOR模式存在于平衡狀態(tài)，這不可避免地限制了鈣鈦礦氧化物的性質(zhì)和功能。

聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)致力于鈣鈦礦型氧化物CaTiO3的形成，即使在0K的絕對(duì)溫度下，它也保持非極性(或順電性)。然而，基于從頭算的計(jì)算，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，自然而然不存在的獨(dú)特OOR模式將能夠促進(jìn)鐵電性，這是室溫下的強(qiáng)極化作用。

有鑒于此，研究團(tuán)隊(duì)通過應(yīng)用控制界面原子結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)物理性能的界面工程，成功合成了具有鐵電性的新型材料(異質(zhì)外延CaTiO3)。