像半导体这样的材料之所以如此受人追捧，是因为它们的原子连接方式，对这些原子结构的洞察可以帮助科学家设计新材料，或者以新的、不可预见的方式使用现有材料。
莱斯大学的材料科学家Yimo Han和他的合作者现在已经绘制出了由锡和硒原子组成的二维铁电材料的结构特征，展示了区域-分子取向相同的材料区域-如何影响材料的行为。
“铁电材料广泛应用于存储器和传感器等应用，它们在构建下一代纳米电子学和内存计算方面可能会越来越有用，”韩实验室的莱斯大学研究生、发表在《自然通讯》上的这项研究的主要作者施Chuqiao Shi说。“这是因为二维铁电材料具有显着的特性，其特点是原子薄和增强的集成能力。”
在铁电材料中，分子是极化的，它们也根据极化分离和排列。此外，二维铁电体在电刺激下会改变形状，这种现象被称为柔性电。在本研究的重点锡硒晶体中，分子自组织成斑块或区域，挠曲电效应导致这些区域移动，从而引起材料的结构变化，影响其性质和行为。
“我们理解原子结构和电极化之间的复杂关系真的很重要，这是铁电材料的一个关键特征，”材料科学和纳米工程助理教授韩说。“这种依赖于领域的结构对于工程师来说非常有用，他们可以弄清楚如何最好地利用这种材料，并依靠其特性来设计应用。”
与传统铁电体中原子被刚性晶格束缚不同，在Han和Shi研究的锡-亚硒酸盐晶体中，将原子束缚在一起的力更弱，使原子晶格具有更柔软和柔韧的品质。
Shi说:“这种材料属于一种特殊的二维材料，称为范德华铁电体，其特性可以用于设计下一代超薄数据存储设备和传感器。”范德华力比化学键更弱，正是这种力使壁虎能够克服重力，爬上墙壁。
“这种二维材料的软面内晶格与相对较弱的层间范德华力相结合，形成了独特的结构景观。这些独特的结构特征产生了2D铁电体所特有的效应，而这些效应在其块状铁电体中是不存在的。”
二维范德华铁电体的原子晶格具有更大程度的灵活性或自由度，这使得绘制极化与材料结构之间的关系变得更加困难。
“在我们的研究中，我们开发了一种新技术，使我们能够同时观察面内应变和面外堆叠顺序，这是以前对这种材料的传统研究无法做到的，”韩说。Han说:“我们的发现将彻底改变二维范德华铁电体的领域工程，并将它们定位为未来先进设备开发的基本构建模块。”
