所罗门环是数学扭结理论中的一个重要拓扑结构，它由两个重量和四个交叉点组成。最近人们发现，这种拓扑结构能够终究靠化学和生物分子的自组织构成。本研讨中来自北京理工大学和清华大学的学者初次在BiFeO

  铁电纳米晶体中观察到了极化所罗门环，而且极化所罗门环和中心型四瓣畴之间的拓扑相变能够终究靠电场可逆调控。AFM-IR丈量效果为两种拓扑极性结构具有不一样的太赫兹红外吸收行为，这一特征能够适用于规划具有纳米级分辨率的红外显现器。相关效果以Polar Solomon rings in ferroelectric nanocrystals为题，宣布在Nature Communications上。

  在本项研讨中，作者选用了几种先进的理论和试验办法，包含压电力显微镜，相场模仿剖析和纳米红外技能来验证BiFeO3纳米晶的拓扑结构，电场可逆调控和红外吸收特性。

  图1所示，选用压电力显微镜，作者在自拼装BiFeO3纳米晶中观察到极化所罗门拓扑畴结构，该结构由两个三维涡旋环组成：R+ 4 ，R-3 ，R+ 2 ，R-1（蓝色环）和R- 4 ，R+ 3 ，R- 2，R+ 1（红色环）；两个涡旋彼此扭抱，在三维空间共有四个交点。

  经过相场模仿剖析（图2），作者表征了极化所罗门环的拓扑特性。经过核算纳米岛各层中畴结构的三维极化散布，验证了纳米岛极化所罗门环的存在，并经过核算极化环绕数验证其拓扑特性。

  铁电纳米晶体的畴能够在极化所罗门环和中心型四瓣畴之间可逆地改变（图3）。未施加偏压下，纳米晶的极化畴呈所罗门环结构；-4V偏压下，环形结构消失，呈现中心型四瓣畴结构；施加2V翻转偏压后，中心型筹结构又改变为所罗门环结构；添加偏压至3V，所罗门环结构改变为中心收敛的筹结构；持续施加翻转偏压-2V后，又变回所罗门环结构。

  经过AFM-IR探究了极化所罗门环结构与中心型四瓣畴结构不同的太赫兹红外光吸收功能（图4）。AFM-IR光谱显现两种筹结构在1100cm

  -1处的AFM-IR成像也证明了具有不一样拓扑结构的BiFeO3纳米晶体的相对吸收强度的差异。铁电纳米晶筹结构对红外光的吸收取决于极化方向与红外光偏振方向的相对视点，以及畴壁的体积分数。所罗门环和中心型筹结构与红外光平行或反平行，吸收都较强。但所罗门环的畴壁的体积分数更大，畴壁对红外波段不活泼，因而，在所罗门环中观察到的光吸收最弱。

  3纳米晶体阵列作为弱的红外光吸收基体，向纳米晶体替换施加电压以发生替换的中心型畴和所罗门环。高分辨率红外图画清楚的显现出替换的强吸收和弱吸收。证明了所罗门环和中心型畴之间的可逆相变。经过外加电场调控BiFeO3纳米晶阵列畴结构类型，在纳米红外吸收图画中显现出”BIT”字样。

  本研讨在试验和核算上证明了极化所罗门环的存在和电学调控，AFM-IR验证了两种筹结构不同的光吸收呼应，这种具有不一样光吸收特性的新式可控拓扑极化结构，可能为红外显现器的规划铺平道路。

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