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近日，best365官网登录入口前沿软物质学院Satoshi Aya（谢晓晨）、黄明俊研究团队在铁电液晶领域取得了重大突破：在多种不同化学结构的铁电液晶材料中发现了一类新奇并普遍存在的电极化拓扑结构，探究了其在电场下的有趣动力学过程；深度解析了其中电极化相互作用与液晶弹性的耦合，通过理论解析和数值模拟阐明了该极性环状拓扑的产生机制和电场效应。
本项研究成果于3月18日以“Flexoelectricity-driven toroidal polar topology inliquid-matter helielectrics”为题发表在Nature Physics上。其中，Satoshi Aya（谢晓晨）、黄明俊为共同通讯作者，杨吉丹和邹宇两位博士生为共同第一作者，best365官网登录入口为唯一通讯单位。
电极化环状拓扑结构的偏光显微图像（PLM）
具体而言，团队通过在铁电向列相(Ferroelectric Nematic,NF)液晶中加入少量手性剂，成功制备了螺旋铁电向列相(Helielectric Nematic, HN*)液滴，并首次发现了普遍存在的周期性多畴区电极化环状拓扑结构。团队利用拓展形式的Oseen-Frank理论模型，阐明了形成环状拓扑畴区结构的关键驱动力是挠曲电相互作用。
这一研究成果的发布，为铁电液晶的研究和应用开辟了新的道路，也为极性软物质领域的发展注入了新的活力。首先，这一发现首次证明了液态铁电材料中电极化结构的独特性、可重构性及可设计性，突破了传统铁电结晶材料中电极化结构的局限性，深化了人们对铁电液晶中拓扑结构形成的理解。其次，这一发现还为开发新型铁电光电子器件提供了理论指导和实验基础。特别是在超低电场诱导下，环形极化畴区独特的收缩/膨胀动态切换特性，为可设计和可切换的液态铁电光电子器件的开发提供了新的可能性。
未来，该研究团队将继续深入探索HN*液滴中多畴电极化环状拓扑的更多性质和应用，以期在铁电材料领域取得更多创新性成果。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41567-024-02439-7
https://rdcu.be/dBByT
通讯作者简介：
Satoshi Aya (谢晓晨)教授
Satoshi Aya（谢晓晨），2015年于日本理化学研究所(RIKEN)开展博士后研究，2019年入职best365官网登录入口前沿软物质学院。师从世界著名的固体物理/液晶物理专家Hideo Takezoe，目前主要研究方向专注于液晶、铁电体及胶体等软物质的前沿基础物理问题、以及其功能应用开发和非线性光学等方面。多次受邀在国际及国内学术会议上做邀请报告。在Nat. Phys., Phy. Rev. Lett., PNAS等期刊发表SCI论文70余篇。主持国家自然科学基金项目3项（包括“外国优秀青年学者研究基金”1项），作为课题负责人负责科技部国家重点研发计划1项，入选广东省“珠江人才计划青年拔尖人才”。
黄明俊教授
黄明俊 ，2015年获得美国阿克伦大学高分子科学系博士学位，2016年于麻省理工学院化学系从事博士后研究，2019年入职best365官网登录入口前沿软物质学院。目前致力于液晶、聚合物等软物质功能材料的合成设计、物理结构及其性能研究，重点探究显示、通信、储能等领域有趣的科学问题或实际应用问题，在Science,Nat. Chem.,Nat. Phys.等各类期刊发表论文100余篇。入选广东省“珠江人才计划青年拔尖人才”、“Polymer Chemistry”期刊新锐科学家、“广东省青年五四奖章”及《麻省理工科技评论》亚太区“35岁以下科技创新35人”。
