一支研究团队发现自然矿物布朗米勒石中在亚原子尺度上发生的铁电现象。
由POSTECH（浦项科技大学）材料科学与工程系和半导体工程系的崔施勇教授领导的研究团队，与釜山国立大学的李在光教授团队及成均馆大学的崔宇锡教授团队合作，发现自然矿物布朗米勒石中在亚原子尺度上发生的铁电现象。该研究于5月20日发表在自然材料上。
电子设备以称为“域”的存储单元存储数据，其最小尺寸限制了存储信息的密度。然而，基于铁电的存储在最小化域大小方面面临着挑战，因为原子的振动是集体性质。研究团队从自然中找到了克服这些限制的灵感。他们专注于布朗米勒石，这是一种天然矿物，以其独特的正四面体（FeO4）和正八面体（FeO6）铁氧结构交替层为特征，类似于夹着面包和火腿的三明治。
惊人的是，布朗米勒石表现出一种被称为“声子解耦”的特殊现象。声子代表原子振动；通常，当原子振动时，附近的原子也会受到影响，这归因于集体振动。然而，在布朗米勒石中，当正四面体层振动时，邻近的正八面体层基本保持不变。这种独特的特性使得在施加电场时，可以选择性地在正四面体层内形成域。
这种现象在各种类型的布朗米勒石中得到了验证，如SrFeO2.5和CaFeO2.5的薄膜以及单晶CaFeO2.5。实验表明，电场仅影响正四面体层，改变原子位置，而不改变正八面体层。团队进一步证明了这一现象的实用性，成功开发基于该结构的铁电电容器和薄膜晶体管设备。
如果商业化，这项技术预计将使得存储设备的尺寸和速度比当前模型缩小数十倍。因此，智能手机和计算机的存储容量和处理速度可能会显著提高，加速人工智能（AI）和自动驾驶等高速数据处理技术的进步。
POSTECH的崔施勇教授表示：“这项研究证明了从自然中获得的智慧如何为技术限制提供关键解决方案。揭开仍未解释的自然现象的秘密，将进一步增强各种先进技术的适用性。”
该研究得到了核心设施中心项目（材料成像与分析中心）、科学与ICT部研究者计划、纳米与材料技术开发计划以及下一代智能半导体技术开发计划的支持。
