Scientists control 2D ferroelectric material's sliding direction
我国科学家首次给二维铁电材料装上“方向盘”，实现定向滑移
This research demonstrates a significant advancement in controlling the behavior of 2D materials, which could lead to faster and more energy-efficient electronic devices.
Researchers from Ningbo University and the Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering, China, have successfully controlled the sliding direction of a two-dimensional ferroelectric material.
Using first-principles calculations and AI-assisted molecular dynamics simulations, they applied a single-axis strain to a bilayer boron nitride model system, enabling it to slide in a single, predetermined direction.
This directional locking allows the material to flip its polarization at an ultra-fast speed of about 1.7 picoseconds, which is 3-4 orders of magnitude faster than traditional ferroelectrics.
我国科学家首次给二维铁电材料装上“方向盘”，实现定向滑移
IT之家 9 月 17 日消息，据科技日报今日报道，宁波大学物理科学与技术学院研究员王宏伟联合宁波东方理工大学讲席教授李润伟、中国科学院宁波材料所研究员何日等人， 首次给原子层厚度的滑移铁电体装上了“方向盘”，使这种新型二维铁电材料实现了精准定向滑移 。相关成果发表在国际物理学期刊《物理评论快报》上。 滑移铁电体是一种依靠 原子层间整体滑移 来实现极化翻转的新型二维铁电材料，核心特点是超低能耗、超快响应和极强抗疲劳性。它不像传统铁电材料靠离子位移，而是像两张纸一样整体滑动，所以天然规避了铁电疲劳问题。 然而，其在理想单畴结构中，材料内部存在多条对称等价的滑移路径， 原子层沿哪一方向运动不受控制 。如何让原子层在二维世界里沿指定方向滑动，一直是铁电行业的难题。 研究团队以双层氮化硼为模型体系，用直接从量子力学基本方程出发的第一性原理计算，摸清材料的电子和微观结构“家底”，再借助人工智能加持的深度势能分子动力学模拟， 追踪上百万个原子在飞秒尺度上的一举一动 。在此基础上，团队沿单一方向对材料施加单轴应变，打破其三重旋转对称性。 依托这一设计，团队打造出由非本征机制主导的方向锁定的层间滑移。研究结果显示，在电场下，原子层只能由 BA 堆垛滑向 AB 堆垛， 实现单行道式的定向锁定滑移和极化翻转 。 模拟结果证明，双层氮化硼完成一次极化翻转仅需约 1.7 皮秒（IT之家注：1 皮秒等于 1 万亿分之一秒）， 比传统铁电材料快 3 到 4 个数量级 。
This report is categorized under AITOP's "Papers" desk, focusing on China's AI industry and domestic foundation model ecosystem. Key entities and technical topics under continuous tracking include ferroelectric materials, 2D materials, molecular dynamics, first-principles calculations.
Source attribution: curated from IT之家.