08,12,2026 2vistas
【InstrumentaciónNoticias de investigación y desarrollo en línea] recientemente, el equipo del profesor Zhang Guoquan de la facultad de ciencias físicas de la Universidad de nankai, junto con el Profesor Eugenio del RE de la Universidad de Roma en italia, el Profesor Beatriz noheda de la Universidad de Groningen en los Países Bajos y el equipo del Profesor Aharon J. Agranat de la Universidad Hebrea de israel, descubrieron una red tejida ferroeléctrica tridimensional formada por la Ruptura espontánea de la simetría en ferroeléctricos de tantalio Niobato de potasio y litio (ktn: li) y lograron su regulación óptica local. El estudio revela un nuevo mecanismo de formación de estructuras topológicas en cristales ferroeléctricos de Estado sólido, que proporciona un nuevo sistema de materiales para el desarrollo de almacenamiento fotónico de alta robustez, procesamiento de información y computación neuromorfológica con protección topológica global. Los resultados relevantes se publican en la revista académica internacional light: Science and Appliances bajo el título "spintaneous Formation and optic Management of a woven domain FABRIC in a ferroelectric crystal" (formación espontánea y control óptico de estructuras de dominio tejidas en cristales ferroeléctricos). La Universidad de Nankai es la primera unidad de finalización de la tesis, y el primer autor de la tesis es Xin feifei, Profesor de la facultad de ciencias físicas de la Universidad de nankai.
Los materiales ferroeléctricos utilizan información codificada de distribución espacial polarizada espontáneamente y son una base importante para dispositivos de memoria ferroeléctrica electrónicos y fotónicos de alta eficiencia. Su estado de polarización se puede leer, escribir y borrar impulsado por el campo óptico, lo que hace que el proceso almacenado tenga una capacidad de control óptico sin contacto y reconfigurable. En los últimos años, las estructuras de polarización topológica, como los vórtices ferroeléctricos y los granizos, han atraído una gran atención debido a su protección topológica. Sin embargo, las supercelosías formadas por este tipo de estructuras todavía están compuestas esencialmente por unidades topológicas locales, y su protección topológica se limita a cada unidad local. Por el contrario, sistemas complejos como la doble hélice de ADN y las redes de fibra neuronal en la naturaleza forman redes que cubren todo el sistema a través del entrelazamiento continuo, cuya estabilidad proviene de la conectividad topológica General en lugar de una sola unidad topológica, por lo que tienen un alto grado de estabilidad, tolerancia a fallas y plasticidad estructural. Combinando este mecanismo de protección topológica global con las características ópticas regulables de los materiales ferroeléctricos, se espera construir una plataforma Biónica de almacenamiento y procesamiento de información fotónica con alta estabilidad y reconfiguración. Sin embargo, este tipo de topologías tejidas tridimensionales formadas por la Ruptura espontánea de la simetría no se han observado previamente en cristales ferroeléctricos de Estado sólido.
El equipo de Investigación encontró que durante la transición de fase ferroeléctrica de los cristales ktn, cuando la temperatura cae por debajo de unos 2 grados Celsius por debajo de la temperatura de Curie (19 grados celsius), las supercelosías de dominio ferroeléctrico dispuestas regularmente evolucionan espontáneamente para formar redes tejidas ferroeléctricas tridimensionales. A diferencia de las topologías locales como los vórtices ferroeléctricos y los granizos, la red tejida está compuesta por dominios ferroeléctricos continuos entrelazados y atraviesa todo el sistema, con características de protección topológica global. Estudios adicionales han encontrado que el entrelazamiento de las redes tejidas en diferentes nodos cruzados es irregular y depende de la historia de formación de la red, dándole así la capacidad de Codificación de información. Sobre la base de esta característica, el equipo de investigación logró la regulación óptica local de la red tejida ferroeléctrica tridimensional, utilizando campos ópticos enfocados para reconstruir selectivamente la estructura tejida, logrando escritura óptica, borrado óptico y reconstrucción óptica en Estados topológicos complejos. El mecanismo de protección topológica global otorga a la estructura una buena estabilidad, mientras que la regulación óptica permite el control flexible de diferentes Estados topológicos, proporcionando una nueva forma de construir una plataforma de almacenamiento y procesamiento de información fotónica altamente robusta y reconfigurable.
Los resultados de la investigación anterior amplían los límites de aplicación de la estructura topológica ferroeléctrica en el campo del almacenamiento de información y el procesamiento de información, logran una combinación de estabilidad topológica y reconfigurabilidad óptica, proporcionan un nuevo sistema de materiales para el desarrollo de una plataforma de almacenamiento de información fotónica biónica con alta estabilidad y reconfigurabilidad, y proporcionan nuevas posibilidades para el desarrollo futuro de la computación morfológica neuronal y la tecnología de procesamiento de información de bajo consumo de energía. La investigación fue financiada por el plan nacional clave de I + D y la Fundación Nacional de ciencias naturales de china.
