张树君院士领衔！上海师范大学第一单位，重磅Nature Materials！

本文针对块状铁电体中拓扑涡旋结构的存在性及其对宏观物理性能的影响这一研究空白，由上海师范大学王飞飞、崔安阳团队联合香港理工大学、北京理工大学、香港城市大学等机构的研究者，在块状Pb(Mg1/3Nb2/3)O3–PbTiO3晶体中成功识别出拓扑涡旋结构，并建立了其与压电响应增强的直接机制联系。研究目的方面，团队开发了“机械辅助电极化”这一简便且可扩展的方法，将涡旋核密度从传统极化样品的0.01 μm⁻²显著提升至21 μm⁻²。研究结论表明，涡旋核周围的局域应变是压电响应显著改善的主要原因，这使得压电系数d33提升至1,820 pC N⁻¹，介电常数达6,230，较常规样品分别提升32%和35%。该方法在PMN-30PT及多种铁电单晶体系（如BNT-BT、Sm-PMNT等）中均表现出良好的热稳定性、电场鲁棒性及长期可靠性，其中Sm-PMNT晶体的d33达到5,370 pC N⁻¹，创下该体系新纪录。本研究不仅加深了对块状铁电体中拓扑结构的理解，为通过拓扑构型设计高性能铁电体提供了新机遇，还开辟了利用机械应力调控功能特性的实用化途径。