我院物理学专业博士研究生郑维杰在导师温峥教授的指导下与南京大学杨玉荣课题组、邓昱课题组合作，在铁电畴结构和新一代信息技术上取得突破。相关研究成果以《Skyrmion nanodomains in ferroelectric-antiferroelectric solid solutions》为题于2025年4月15日在线发表在Nature Materials期刊。郑维杰为论文第一作者(共同第一位次)，青岛大学为第一和通讯作者单位。

非平凡拓扑畴领域研究的不断深入揭示了拓扑极化织构具有的诸多新颖性能，其中极性斯格明子(Polar skyrmion)近日受到业界广泛关注，因其展现出其具有手性、负电容、电场诱导二次谐波产生等新奇物性，同时可以进行硅基集成并与互补金属氧化物半导体工艺(CMOS)兼容，为拓扑电子学的发展带来了启发。然而目前极性斯格明子仅存在于少数材料体系中，并且在这些体系中创建极性斯格明子需要借助复杂的结构设计来平衡能量间的相互作用，对样品制备和器件加工造成了限制，因此探索新的极性斯格明子材料体系对于拓扑电子学的发展十分重要。课题组提出一种构建非平凡拓扑畴的新策略，使用自发极化取向存在差异的铁电体与反铁电体制备出铁电序与反铁电序共存的铁电-反铁电固溶体，其中能量相互竞争导致电偶极子旋转。通过调控固溶体组分调节偶极-偶极相互作用与反铁电畸变-偶极相互作用间的竞争关系，非共线电偶极子有序化形成如Néel畴壁等排列并产生斯格明子拓扑织构。进一步展示了铁电-反铁电固溶体陶瓷和薄膜两种材料形态中广泛存在的极性斯格明子纳米畴。该工作为铁电材料中极性斯格明子的研究和开发开辟了道路，并为拓扑电子学的发展提供了机遇。

该工作得到了国家自然科学基金、山东省泰山学者工程等项目支持。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41563-025-02216-8