科技日報寧波9月16日電 （記者夏凡 通訊員邵一鳴）記者16日獲悉，寧波大學物理科學與技術學院研究員王宏偉聯合寧波東方理工大學講席教授李潤偉、中國科學院寧波材料所研究員何日等人，首次給原子層厚度的滑移鐵電體裝上了“方向盤”，使這種新型二維鐵電材料實現了精准定向滑移。相關成果發表在國際物理學期刊《物理評論快報》上。

在信息存儲與智能器件的競賽中，更小、更快、更省電始終是三重核心考題。由滑移鐵電體制備的器件具備超低能耗、超快響應和優異疲勞耐受等優點。然而，其在理想單疇結構中，材料內部存在多條對稱等價的滑移路徑，原子層沿哪一方向運動不受控制。如何讓原子層在二維世界裡沿指定方向滑動，一直是鐵電行業的難題。

研究團隊以雙層氮化硼為模型體系，在超級計算機裡搭起了一間“數字實驗室”：用直接從量子力學基本方程出發的第一性原理計算，摸清材料的電子和微觀結構“家底”，再借助人工智能加持的深度勢能分子動力學模擬，追蹤上百萬個原子在飛秒尺度上的一舉一動。在此基礎上，團隊沿單一方向對材料施加單軸應變，打破其三重旋轉對稱性。依托這一設計，團隊打造出由非本征機制主導的方向鎖定的層間滑移。研究結果顯示，在電場下，原子層只能由BA堆垛滑向AB堆垛，實現單行道式的定向鎖定滑移和極化翻轉。模擬結果証明，雙層氮化硼完成一次極化翻轉僅需約1.7皮秒，比傳統鐵電材料快3到4個數量級。

“我們讓應變像導軌一樣預先鋪在材料裡，原子層從此告別自由滑行，只能沿著預設的單行道通行。”王宏偉說，目前團隊正致力於將該機制從理論模型推向器件實驗驗証。

該研究建立了一種通過應變工程統一極化定向調控與超快響應的新范式，為開發超快、低功耗、高精度的非易失信息器件和納米機電器件提供了切實可行的技術路徑。