研究透视：量子顺电体-钛酸锶SrTiO₃ | Nature

背景：大多数材料在降温时会变得有序，但钛酸锶(SrTiO₃)因巨大介电常数而接近铁电态，在低温下仍不形成长程铁电有序，被称为量子顺电体。尽管已知其约在40K以下出现量子顺电性，且存在反常声子动力学行为，但低温下的精确实空间结构尚未明确。研究目的：本研究利用低至20K的冷冻扫描透射电子显微镜(cryo-STEM)结合纳米束四维衍射技术，直接成像SrTiO₃薄片的低温极性结构，以揭示其纳米尺度下的极性织构及其演化过程。结论：高分辨率成像显示，在约105K以下，短程极性纳米畴自组织为波长约25nm的周期性结构；进入33K以下的量子顺电区域后，周期性有序结构碎裂为更小、空间无关联的极性团簇。这一发现为理解SrTiO₃的高介电常数、多铁性及非常规超导电性等优异性质提供了关键的实空间微观结构证据，且该成像策略可推广至其他量子顺电体系。