半導體等材料如此受追捧的特性源于其原子的連接方式，深入了解這些原子配置可以幫助科學家設計新材料或以新的、不可預見的方式使用現有材料。

萊斯大學材料科學家Yimo Han和合作者繪制了由錫和硒原子制成的二維 鐵電材料的結構特征，展示了域(材料中分子具有相同取向的區域)如何影響材料的行為。

“鐵電材料廣泛應用于存儲器 和傳感器等應用，它們可能會越來越有助于構建下一代納米電子學和內存計算，”漢實驗室的萊斯大學研究生 、該論文的主要作者史楚橋說。 發表在《自然通訊》上的一項研究。“這是因為二維鐵電材料具有卓越的性能，其特點是原子厚度和增強的集成能力。”

在鐵電材料中，分子被極化，并且它們也基于極化而分離和排列。此外，二維鐵電體會響應電刺激而改變形狀——這種現象稱為撓曲電。在本研究的重點錫硒晶體中，分子自組織成斑塊或域，撓曲電效應導致它們移動，從而引起材料的結構變化，從而影響其性能和行為。

“了解原子結構和電極化之間的復雜關系非常重要，這是鐵電材料的一個關鍵特征，”材料科學和納米工程助理教授韓說。“這種與領域相關的結構對于工程師了解如何最好地使用該材料并依靠其特性來設計應用程序非常有用。”

與原子被剛性晶格束縛的傳統鐵電體不同，在 Han 和 Shi 研究的亞硒酸錫晶體中，將原子束縛在一起的力較弱，使原子晶格更加柔軟和順從。

“這種材料屬于一種特殊的二維材料，稱為范德華鐵 電體，其特性可用于設計下一代超薄數據存儲設備和傳感器，”施說。“范德華力比化學鍵弱 ——它們與壁虎克服重力和爬墻的力是一樣的。

“這種二維材料的軟面內晶格與相對較弱的層間范德華力相結合，產生了獨特的結構景觀。這些獨特的結構特征產生了二維鐵電體獨有的效應，而塊狀鐵電體則不存在這種效應。”

二維范德華鐵電體中原子晶格的靈活性或自由度更大，使得繪制極化與材料結構之間的關系變得更加困難。

“在我們的研究中，我們開發了一種新技術，使我們能夠同時觀察面內應變 和面外堆疊順序，這是以前對該材料的常規研究無法做到的，”韓說。韓說：“我們的研究結果將徹底改變二維范德華鐵電體的領域工程，并將其定位為未來先進設備開發的基本構建模塊。”

該研究得到了國家科學基金會(2239545、1231319、2132105、1753054、2039380、1719875)、韋爾奇基金會(C-2065)、能源部(DE-SC0020042、DE-SC0023353)和德克薩斯農工大學高性能研究中心的支持研究計算。