近年来手性科学的迅速开展不只推进了催化、药物开发等生物化工范畴的技能进步，并且因为其光学活性，手性资料在光电勘探器、发光二极管、液晶显示等光电子学范畴也展示出宽广的使用远景。特别地，光学手性的电场调控因为其新颖的功用特性和多外场的协同耦合长期以来受到了广泛重视。手性铁电资料因为兼具手性光学特性和铁电性，被视为极具潜力的电控光学手性资料，在集成光电子学及信息存储等范畴展示出了宽广的使用远景。但是，与具有手性碳原子中心的有机铁电资料比较，如安在无机铁电材猜中引进手性是铁电范畴长期以来所面对的应战。

  近来，清华大学资料学院研讨团队在无机铁电材猜中的光学手性及其电场调控方面获得新进展。经过稀土离子掺杂调控静电能战略在BiFeO3（BFO）纳米岛中引进涡旋畴，结合铁电畴结构与光学二次谐波-圆二色性勘探效果，在实空间中建立了涡旋畴-光学手性之间的耦合相关。此外，经过对样品施加电场能轻松完成铁电涡旋畴与拓扑平凡畴之间的可逆且非易失改变，从而完成了光学手性信号的发生和擦除，为集成光电子器材供给了资料根底。相关效果以“Electric Field-Manipulated Optical Chirality in Ferroelectric Vortex Domains”为题宣布在Advanced Materials期刊上。

  团队前期研讨标明，BFO纳米岛得益于其一起的几许限域及力电边界条件，展示出丰厚的铁电拓扑畴，如四重对顶畴（Nat. Nanotech.2018, 13, 947-952.）、所罗门畴（Nat. Commun.2023, 14, 3941）等，具有拓扑维护特性的畴/畴壁结构发生了畴壁导电、特异性红外吸收等别致功用特性，相关发现为依据铁电资料的光电功用器材开发供给了学习。

  铁电资料的极化构型一般取决于资料的弹功用、静电能以及梯度能等能量项之间的相互竞争，考虑到BFO材猜中会存在本征的带电缺点（氧空位和阳离子空位），团队在从前作业的根底上进一步探求了缺点电荷及静电能对畴结构的影响。从前BFO纳米岛中的四重对顶畴及荷电畴壁常常要缺点电荷在畴壁处富集从而完成对极化的屏蔽效果，由此造成了畴壁处静电能的升高。为削减材猜中的缺点电荷并下降系统的静电能，研讨者选用La离子掺杂战略，在坚持对称性不变的根底上，下降系统中的静电能（图1）。相场模仿依据效果得出，经过对BFO纳米岛系统静电能的调整，纳米岛中可自发构成面内极化呈顺时针旋转或逆时针旋转的涡旋畴（面外极化方向均为向上）。

  随后研讨者选用脉冲激光堆积技能制备了La掺杂的BFO（LBFO）菱方相纳米岛，并经过角分辩压电力呼应显微镜和扫描透射电子显微镜发现在该材猜中存在自发构成的涡旋畴。因为底电极与铁电薄膜界面的内建电场，纳米岛的自发极化面外方向重量均表现为向上，而不同的纳米岛展示出旋向相反的面内方向重量。依据铁电材猜中手性的界说（面外极性与面内旋性的组合，图2），具有涡旋畴的LBFO铁电纳米岛应该具有光学手性。

  无机铁电材猜中手性的测验是现在该范畴的一大应战，研讨者选用光学二次谐波-圆二色性（SHG-CD）技能，经过聚集圆偏振光在资料外表的步进扫描，能轻松完成微纳标准资料结构单元的光学手性信号成像（图3）。得益于纳米岛横向尺度与SHG-CD技能成像分辩率的匹配，研讨者成功在实空间中观测到独立纳米岛的光学手性信号（图3d）。结合铁电畴测验效果，具有左手性的涡旋畴与右手性的涡旋畴在光学手性测验效果中表现出相反的信号，成功建立了畴结构-光学手性之间的相关。

  考虑到铁电极化与光学手性之间的强相关机制，研讨者进一步探求了外加电场对涡旋畴和光学手性信号的调控（图4）。依据效果得出，在外电场效果下，LBFO纳米岛中的手性涡旋畴可与非手性的拓扑平凡畴之间可逆且非易失转化，由此完成光学手性信号的发生与擦除。选用团队前期提出的纳米岛阵列化战略（Nanoscale2022, 14, 14046.），具有手性的纳米岛能够制备为有序阵列器材原型，并具有电写光读的功用特性，有望在光学、超资料等范畴发生新的使用。该作业为规划和开发无机手性铁电资料供给理论和资料根底，助力开发依据手性铁电拓扑畴的新式集成光电子器材，推进手性铁电资料的逐渐开展和使用。

  清华大学资料学院博士生韩浩杰、李为是论文的一起榜首作者，马静、李千副教授是论文的一起通讯作者。论文重要合作者包含清华大学资料学院南策文院士、谷林教授、易迪副教授，中科院物理所张庆华研讨员，北京理工大学黄厚兵教授、王静副研讨员等。研讨得到国家自然科学基金委根底科学中心项目、面上项目和国家重点研制方案等的赞助。

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