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鐵酸鉍（BiFeO3）同時(shí)具有鐵電性和反鐵磁性，是非常罕見(jiàn)的室溫多鐵性材料。自2003年這一特性被證實(shí)后，鐵酸鉍材料引起了學(xué)界的廣泛關(guān)注和深入研究，它的結構—性能關(guān)聯(lián)和調控一直是鐵電和多鐵領(lǐng)域的焦點(diǎn)。近期，結合團隊在該領(lǐng)域的研究成果，材料學(xué)院教授林元華等人系統總結了多鐵材料鐵酸鉍中基于疇工程的調控手段，綜述了疇工程在調控電學(xué)性能、磁電耦合和光學(xué)特性方面的重要作用。
鐵酸鉍材料具有很多優(yōu)異的性能。它的鐵電性非常強，大的自發(fā)極化和高的居里溫度使得其在鐵電存儲、壓電換能、介電儲能等領(lǐng)域有廣闊應用前景；它在單相中擁有鐵電、鐵磁兩種序參量，在磁電耦合和低能耗的電控磁方面很有潛力；它的能帶較傳統鐵電體小，與可見(jiàn)光波段適配較好，因此其在鐵電光伏、光致伸縮等方面也頗具研究?jì)r(jià)值。
鐵酸鉍中基于疇工程的主要調控手段
在鐵性材料中，一個(gè)區域內序參量（如鐵電材料的自發(fā)極化、鐵磁材料的自發(fā)磁化）大小、方向一致，稱(chēng)為疇。鐵酸鉍的眾多優(yōu)異性能都直接或間接地與其疇結構有關(guān)，因此疇工程在鐵酸鉍材料的性能調控和優(yōu)化中具有極為重要的地位。同時(shí)，疇壁（相鄰疇之間的界面）處由于序參量處在非平衡位置，存在不同尋常的新奇物理現象，諸如異常高的電導、反常光伏效應等，這方面的研究與疇結構也緊密相關(guān)，近年來(lái)迎來(lái)了快速的發(fā)展。
鑒于疇結構在鐵酸鉍材料物性調控的中樞地位，本工作在疇—性能關(guān)聯(lián)的框架下系統總結了鐵酸鉍各類(lèi)性質(zhì)的提升策略，并對進(jìn)一步的研究做了展望，研究成果以“鐵酸鉍中基于疇工程的可控電學(xué)、磁電和光學(xué)性能”（Controllable electrical, magnetoelectric and optical properties of BiFeO3 via domainengineering）為題3月18日在線(xiàn)發(fā)表在材料領(lǐng)域著(zhù)名學(xué)術(shù)期刊《材料科學(xué)進(jìn)展》（Progress in Materials Science）。
材料學(xué)院林元華教授、南策文院士團隊在包含鐵酸鉍在內的多鐵和鐵電功能材料領(lǐng)域深耕20余年，在介電、磁電、光電和功能性疇壁等方面進(jìn)行了一系列基礎研究和應用探索，相關(guān)論文發(fā)表在《科學(xué)》（Science）、《自然·納米技術(shù)》（Nature Nanotechnology）、《自然·通訊》（Nature Communications）、《先進(jìn)·材料》（Advanced Materials）等期刊上，引起學(xué)界的廣泛關(guān)注。
材料學(xué)院2020級博士生劉亦謙為論文第一作者，其他重要貢獻者包括材料學(xué)院2020屆博士畢業(yè)生潘豪（現為加州大學(xué)伯克利分校博士后）、北京航空航天大學(xué)王瑤副教授、昆明理工大學(xué)馬吉副教授、江蘇大學(xué)李順教授。相關(guān)研究工作受?chē)易匀豢茖W(xué)基金委和科技部國家重點(diǎn)研發(fā)計劃支持。
