摘要：科学家能够可视化、有选择的改性多铁材料的畴，多铁材料是研究非常密集的一类材料。这为促进其电子学应用开启了一扇大门。研究人员在有序畴方面特别感兴趣。

大多数磁性材料都具有比商用磁体更加复杂的结构：不仅有南北极，而且具有大量仅几纳米的畴，分别位于不同方向的磁轴点上。这些扇形区称之为域。过去几年，苏黎世联邦理工大学（ETH Zurich）多功能铁Manfred Fiebig教授一直致力于某些材料相邻域之间壁的研究。“材料的内部机理及其域是主要的研究领域，”Fiebig说，“然而，这些域的边界也同样发生了一些有趣的现象。”

该研究中，Fiebig一直致力于一类非常特殊的材料：氧化物——特别是那些具有多铁性质的氧化物。晶体材料具有磁有序（比如，具有南极和北极），同时还表现出电有序（即材料中的电荷分布导致磁极以外，还有正负电极）。

“事实上，多铁材料中磁序和电序相伴而生，这意味着交叉耦合也是有可能的。比如说，磁状态可通过电压来改变。”Fiebig解释说。这些性质使材料具有多种应用前景，这也是科学界研究如此密集的主要原因。

微型电容器（Tiny capacitors）

Fiebig及其同事仔细研究了某些多铁材料的域边界，并于最近发表了两篇相关文章。在此，科学家们发现了畴壁的导电性不同于材料的整体导电性。他们发现锶锰氧化物的畴壁抑制电流。“具有不导电畴壁的导电材料对于电子学领域可能非常有用。”Fiebig说。比如，有可能用于制备纳米尺度域的电子元件作为微型电容器。

“这可用于制备一种新型带电存储媒介。”Fiebig说。只需要电脉冲改变域电荷，他补充到，电流不是必须的。这类存储媒介可能比目前使用的更加节能。另外，数据存储不会产生任何的废热（需消散），可用于制备更小的存储媒介。

该论文由Fiebig研究小组、ETH的Nicola Spaldin团队和萨拉戈萨大学（University of Zaragoza）的科学家共同完成。Spaldin团队从理论上解释锶锰氧化物的畴壁为何不导电。Fiebig解释晶体材料没有一个完美的结构，氧化物晶格中的某些点上失去单个氧原子。现在，科学家们已经能证明“氧缺位”优先在域边界累积，从而抑制电流。

人为改变导电性（Manual change of conductivity）

第二种多铁材料（铽猛氧化物）的研究中，Fiebig课题组与来自日本的科学家合作，发现域边界也可能通过一定条件下的电场来移动。“这是超越传统半导体材料（具有成熟且固定结构）的一个优势。”Fiebig说。而且，研究人员还发现在这样的条件下，域的磁化和域边界的导电性发生改变，而不改变域边界的位置是有可能的。

这些研究的前提是一项域及其边界可视化技术。目前只有称为二次谐波产生的特定光学方法有可能实现，其中材料受到非常强烈的具有特定颜色的脉冲激光束照射。材料发出不同颜色的光，科学家可从中获得材料磁结构和电结构信息。过去几年间，Fiebig一直驱动着这种光学方法在材料内部有序性方面研究的发展。

新的技术可能（New technical possibilities）

事实上那是可能的，不仅能看到多铁材料中的畴壁，还可以选择性的移动它们或者改变其导电性，为新的技术可能铺平了道路。虽然Fiebig明确表示具体应用还有很长的路要走，但该发现未来不仅仅可应用于数据存储，还可用于传感器或复杂的电子元件。“如果能够改变材料的电导，也就握有一个开关，可以选择控制，而不进行任何机械移动，因而不会造成材料疲劳。”已经在酝酿下一步发展的Fiebig如是说。目前，磁状态可由电场改变。未来，可能会把电场和状态选择完全由强光脉冲来控制，不仅仅使得内部结构可视，同时还能改变它。

新材料在线编译整理——翻译：菠菜     校正：摩天轮