2018年以来，北京凝聚态物理国家研究中心和中国科学院物理研究所的科研人员在破解铁电存储技术的难题上取得了重大突破。他们在萤石结构的氧化锆（ZrO）铁电薄膜中，首次发现了一维带电畴壁，这个发现于1月23日登上了顶级期刊Science。 这次研究由金奎娟院士、葛琛研究员和张庆华副研究员带领团队完成。他们发现，在这种由极性层与非极性层交替堆叠的特殊材料中，铁电极化被严格限制在二维极性层内。团队大胆假设：在这种准二维体系中，可能存在着被约束在更低维度的一维带电畴壁。为了验证这个想法，团队用激光分子束外延技术成功生长出了仅5纳米厚的单晶薄膜，并通过化学剥离得到高质量的自支撑薄膜。 凭借像差校正透射电子显微镜的高分辨率，研究人员看到了隐藏在极性层中的微观结构。这些一维畴壁的厚度只有埃（Å）级，还伴随有氧离子或氧空位缺陷。这些缺陷起到了“结构胶”的作用，抵消了退极化场，让这种线状结构得以稳定存在。 随后，研究团队利用聚焦电子束产生的局域电场演示了对畴壁的写入、移动和擦除过程。这种微观尺度的导电通道证明了它作为未来纳米电路单元的潜力。 从应用角度看，当前存储技术多为三维的“体”或二维的“面”，即便是传统的线结构也比这次发现的一维带电畴壁大得多。此次发现相当于把存储单元缩小到了0.25纳米的“点”，意味着存储密度可能迎来指数级提升。理论估算显示，基于这种原理的存储器面密度可达每平方厘米约20TB。 这项成果不仅修正了铁电物理学的基础理论，把畴壁研究维度延伸至一维线域，还在解决后摩尔时代信息存储瓶颈上开辟了新路径。它彰显了中国科研人员在关键科学问题上的积累与创新能力，为未来研制具有自主知识产权的超高密度存储芯片奠定了科学基础。