由华威大学制作
该图像表示铁电钛酸铅中极化图案的三维模型，表示涡核的摆线调制
学分:华威大学 铁磁材料有一个自生磁场，铁电材料产生自己的电场
虽然电场和磁场是相关的，但物理学告诉我们它们是非常不同的物质类别
现在，由华威大学领导的科学家们发现了一种复杂的电“漩涡”样模式，这种模式反映了它的磁性对应物，这表明它们实际上可能是同一枚硬币的两面
由工程和物理科学研究委员会(EPSRC，英国研究和创新的一部分)和皇家学会资助的《自然》杂志的一项新研究中详细介绍了这一结果，该结果首次证明了铁电材料中的一个过程可以与铁磁体中的Dzyaloshinskii御名方守矢相互作用相媲美
这种特殊的相互作用在稳定拓扑磁性结构(如skyrmions)方面发挥着关键作用，对于开发其电子类似物的潜在新电子技术来说，这可能至关重要
体铁电晶体已经在包括声纳、音频换能器和致动器在内的一系列技术中使用了很多年
所有这些技术都利用了固有电偶极子以及它们在材料晶体结构和应用领域之间的相互关系
在这项研究中，科学家们制造了一层铁电钛酸铅薄膜，夹在铁磁性钌酸锶层之间，每层大约4纳米厚——只有单链DNA厚度的两倍
虽然这两种材料的原子形成单一的连续晶体结构，但在铁电钛酸铅层中，极化通常会形成多个“畴”，就像蜂窝一样
这些区域只能用最先进的透射电子显微镜和x光散射来观察
但是当沃里克大学的研究小组检查结合层的结构时，他们发现钛酸铅中的畴是复杂的涡流线拓扑结构，在不同的方向交替旋转
在铁磁体中也观察到几乎相同的行为，已知这是由Dzyaloshinskii御名方守矢相互作用(DMi)产生的
第一作者、华威大学物理系的马林·阿利克夏教授说:“如果你看看这些特征是如何缩小的，铁磁性和铁电性之间的区别就变得越来越不重要了
它们可能会在某个时候合并成一种独特的材料
这可以是人工的，结合非常小的铁磁体和铁电体来利用这些拓扑特征
对我来说非常清楚的是，就这项研究的发展方向而言，我们只是冰山一角
" 合著者多林·鲁苏是华威大学的研究生，他说:“意识到铁电体中的偶极结构在一定程度上模仿了它们的磁性对应物，这确保了对驱动这种相似性的基础物理的进一步研究
当你考虑电场和磁场的起源和强度的差异时，这个结果不是一件小事
" 这些涡旋的存在以前曾被理论化，但它需要华威大学尖端透射电子显微镜的使用，以及其他四个设施同步加速器的使用，才能精确地观察到它们
这些技术使科学家能够高度确定地测量每个原子的位置
合著者安娜·桑切斯教授说:“电子显微镜是理解这些拓扑结构的一种改变游戏规则的技术
它是揭示这些新材料来龙去脉的关键工具，使用亚原子电子束生成内部结构的图像
" 合著者托马斯·哈斯教授补充道:“进入英国、欧洲和美国的高端设施对这项特殊研究至关重要
"
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