Polar topological materials and devices: Prospects and challenges

Progress in Materials Science 153 (2025) 101489

铁电材料由于其特殊的自发极化和可调控特性，在新型电子信息器件以及能量存储与转换等领域展现出广泛的应用前景。近年来，铁电体中种类丰富的极性拓扑畴相继被发现，得益于局部晶格对称性破缺和拓扑保护特性，极性拓扑畴为铁电体带来了阻变、负电容、光学手性等诸多新奇的功能特性，展现了在铁电存储器、逻辑器件、神经形态器件等方面的应用潜力，成为铁电领域新的研究热点。 

近日，昆明理工大学材料科学与工程学院马吉教授与清华大学材料学院马静副教授、沈洋教授、南策文院士团队，北京理工大学黄厚兵教授、王静副研究员等合作，在国际顶级期刊《Progress in Materials Science》（IF 36.99）发表综述论文“Polar topological materials and devices: Prospects and challenges”（极性拓扑材料与器件：前景与挑战）。

论文系统梳理了铁电材料中极性拓扑研究的理论体系与发展脉络，提出了极性拓扑结构的设计准则，涵盖了该领域在拓展拓扑材料体系、发展多场调控策略实现极性拓扑操控、探索新奇物理效应等方面取得的重要突破，深入剖析了当前研究面临的关键挑战和突出问题，从基础科学探索到工程技术应用多维度展望了极性拓扑材料的发展前景，指出其在新型功能材料设计与先进器件开发中的战略地位，以期为推动该领域研究向实用化方向发展提供有益参考。

该研究工作得到了国家自然科学基金的支持。