理学院任伟教授在集成计算材料研究领域取得突破进展

??????? 日前,我校理学院物理系任伟教授和美国、西班牙的同行提出了对铁电畴壁功能进行应变工程调控的概念。通过第一性原理计算研究了BiFeO3薄膜中71°,109°和180°三种不同类型的畴壁。他们发现,这三种畴壁的能量在BiFeO3薄膜R相到T相转变的临界应变处达到最大值。而且,外延应变对于铁电体的物理特性同样具有重大的影响。比如,大约4.4%的外延压应变可以是BiFeO3晶体的极化方向从[111]晶向转到[001]晶向。该成果预言了应变将产生畴壁能的次序改变、增强的面外极化以及畴壁内外原子结构的新变化,这成果为纳米科学、相变以及多铁性材料等相关研究开创了一个新的方向,即畴壁功能的应变工程调控研究。表明我校在材料基因组工程集成计算材料研究领域又获重要进展。

??????? 多铁性材料及其物理机制研究为近年来凝聚态物理和材料科学研究中的一个热点。多铁性是指在一定温度下物质中的铁电、铁磁和铁弹性有序共存并具有这些多种铁性耦合性质的材料,将为未来的信息存储、传感器件、激励器及其自动控制等领域提供了了一种全新的候选材料。由于多铁性体的独特性能使其不仅具有深刻的理论研究价值而且具有潜在的实际应用前景,成为材料科学和凝聚态物理研究领域中在钙钛矿结构氧化物材料中继高温超导和庞磁电阻后的又一大前沿研究热点。其中,铁酸铋(BiFeO3)是迄今为止人们所发现的一种典型的多铁性材料,具有非常大的自发铁电极化强度和远高于室温的铁电相变点和磁性相变点。在该材料中,铁电畴及其畴壁对铁电体的物理特性有巨大的影响,使其不仅可应用于非挥发随机存储器和压电器件,而且在电子输运和光伏效应等方面也有潜在的科学价值。

??????? 任伟教授的这一研究成果近日发表在国际顶级学术刊物《物理评论快报》Physical Review Letters上(Wei Ren et al, PRL 110, 187601 (2013),我校为第一作者单位。这是任伟教授在《物理评论快报》上发表的第8篇论文。任伟教授为我校理学院物理系上海市东方学者计划特聘教授、上海市曙光学者。该工作得到国家自然科学基金委和我校承担的上海市高校内涵建设(085)项目“材料基因工程”的支持。

??????? 成果链接:URL: http://prl.aps.org/abstract/PRL/v110/i18/e187601

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