本報北京1月23日電（記者崔興毅）想象一下，將一萬部高清電影或二十萬段短視頻，全部塞進一張郵票大小的設備裡——這不是科幻，而是我國科學家的最新成果可能帶來的真實未來圖景。23日，中國科學院物理研究所金奎娟院士、葛琛研究員、張慶華副研究員聯合團隊在《科學》期刊上發表重要研究成果——首次在三維晶體中發現並操控“一維帶電疇壁”，為下一代超高密度存儲與人工智能芯片奠定了科學基礎。這項成果不僅顛覆了傳統認知，更意味著信息存儲技術有望迎來從“二維平面”到“一維線”甚至“零維點”的跨越式革命。

在我們熟悉的磁鐵中，無數個微小磁針指向同一方向，從而產生磁性。類似的，鐵電材料內部存在無數個“電學指南針”，它們自發指向同一極化方向，形成正負電荷分離的結構。更神奇的是，這些“電針”的方向能用外部電場翻轉，就像開關一樣，因此鐵電材料被譽為“信息存儲的明星材料”。

在實際材料中，這些“電針”並不會全部整齊排列，而是分成一個個方向一致的小區域，稱為“鐵電疇”，疇與疇之間的邊界就是“疇壁”。你可以把整塊材料想象成一個魔方——如果所有小方塊顏色相同，就是單一疇﹔如果顏色不同，疇壁就是不同色塊之間的交界面。

長期以來，科學界認為，在三維晶體中疇壁自然是二維的“面”。但研究團隊通過創新材料設計與原子尺度觀測，在螢石結構氧化鋯薄膜中，首次發現厚度與寬度均僅為埃米級別（約0.25納米）的一維疇壁，相當於人類頭發直徑的數十萬分之一。

這些一維疇壁被限制在極薄的極性晶格層內，像一條條極其纖細的“電荷線”，其穩定存在得益於氧離子和氧空位扮演的“原子膠水”角色。研究團隊甚至通過電子輻照產生的局部電場，實現對這類疇壁的人工寫入、移動與擦除，為將來實現可控電路功能邁出關鍵一步。

這項突破最令人興奮的，還是其應用潛力——比如存儲變革。當前商用存儲器（如硬盤、U盤）的信息記錄單元是“面”，尺寸為數十納米﹔傳統鐵電疇壁存儲單元是“線”﹔而本次發現的一維疇壁，在投影視角下相當於一個“點”。從面到線再到點，這意味著存儲密度可實現指數級提升，預計比現有技術提高數百倍，理論存儲密度可達每平方厘米20TB，真正實現“郵票存萬影”。

據了解，該研究不僅填補了鐵電物理中疇壁維度的空白，更揭示了螢石結構鐵電材料體系中極化翻轉與離子遷移之間的內在耦合機制。這意味著，未來我們不僅能造出更小的存儲器，更有可能在一個物理器件中同時實現信息存儲與類腦計算，推動存算一體芯片的發展。正如團隊專家所說：“這項研究為開發具有極限密度的人工智能器件載體提供了科學基礎。”