據物理學家組織網7月9日（北京（jīng）時間）報道，最近，美國（guó）能源部布魯（lǔ）克海（hǎi）文國家（jiā）實驗室、勞倫斯?伯克利國家實驗室等利用電子全息攝影（yǐng）技術，拍下鐵電納米（mǐ）材料亞原（yuán）子結（jié）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（xiǎo）尺度，有（yǒu）助於理解（jiě）鐵電材（cái）料的性質，擴大其研發（fā）和應用，研發新一代先進電子設備。相關論文發表（biǎo）在7月8日的《自然?材料》雜誌上。

      這種電子全息攝影術（shù）能以皮米（mǐ）（10的負12次方）精確度，拍下材（cái）料原子位移（yí）所產生的電（diàn）場圖像。布魯克海（hǎi）文物（wù）理學家朱毅梅（音譯（yì））說：“這是我們（men）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係起來。這種基礎突破不僅是技術上的裏程碑，也為工程應（yīng）用帶來了可能。”

      鐵磁材料日（rì）常生活（huó）中隨處可見，這（zhè）種材料本身有磁偶極距，指向北極或南極。這些偶極距自身（shēn）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（yòng），就能操（cāo）控這些（xiē）材料。

      鐵電材料與鐵磁材料同族，它們在分子（zǐ）尺度也有偶極距，但是正負電極而不是磁（cí）極，通過外加電場（chǎng）也能翻轉這種電（diàn）極。這種關鍵特征來自材料（liào）內部亞原子層（céng）麵的不對稱（chēng）和（hé）排列現象。在新研究中，研（yán）究人員首次通過透射電子顯微鏡將這（zhè）種現象拍攝下來。

      目前的（de）磁（cí）性存儲設備，如大部分計算（suàn）機中的硬盤，是通過翻轉內部（bù）磁矩（對應於計算（suàn）機二進製代（dài）碼1或0），將信息“寫（xiě）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（zhuǎn）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（mǐ）下（xià）降到納米。在納米級別，每個粒子都是一個比特。但要擴（kuò）展到應用設（shè）備上（shàng），必須知道怎樣（yàng）壓縮它們才不會犧牲內（nèi）部電極。理論上這是非常困難的，研究人員解（jiě）釋說，實驗所演示的電子全息攝影（yǐng）術，能確定各種情況下的所需參數。

      該（gāi）研究揭示了單個鐵電粒子能保持電極的穩定性，這（zhè）意味著每個納米粒子能作（zuò）為一個數據比特。但由於它們存在邊緣場，還需（xū）要（yào）一些活動空間（約5個納米）才能（néng）有效操作。否則可能（néng）在擴（kuò）展到計算機存（cún）儲中時，不能保持代碼完整性而破壞信息。布魯（lǔ）克海文物理學家韓永建（音譯）表示，鐵電材（cái）料能提高存儲密度，每平方（fāng）英（yīng）寸鐵電材料製成的電子設備（bèi）存儲的信息達到兆兆字節，新（xīn）技術讓我們離設計製（zhì）造這種設（shè）備更進一步。

    總編輯圈點

      一（yī）塊（kuài）指甲大小的存儲（chǔ）器容量能有多大？在人（rén）們不斷提升電子設備便攜性的今（jīn）天，這（zhè）也許是時時縈繞在無數工程師耳畔的問題。而鐵電材料體積小、存儲密度大、可靠性高的特點，使其近年來受到科學（xué）界和產業界的熱捧。美國科學（xué）家的新發現，從科學（xué）層麵揭示（shì）了一定（dìng）容量的鐵電存儲器所（suǒ）能具備（bèi）的最小體積。接下來的（de），就是讓工程師們（men）手（shǒu）中的存儲器無（wú）限接近這（zhè）個極限。工程應用的最初發端是科學實驗室，這再一次證（zhèng）明了科學研究對技術突破、工業發展的巨大貢獻。