铁电纳米圆柱中由挠曲电效应诱导的手性极化织构

极性手性结构近来在科学界引起广泛关注，因其为类似纳米磁学中所取得进展的创新器件概念铺平了道路。尽管兴趣渐增，许多关于控制铁电拓扑结构出现与稳定性的机制的基本问题仍悬而未决。在此背景下，铁电纳米颗粒为这类研究提供了灵活的试验平台。本文给出圆柱核壳纳米颗粒中铁电极性织构的理论研究。计算揭示了一种手性极化结构，包含位于圆柱两端附近的两个反向取向的弥散轴向畴，其间由零轴向极化区域隔开。我们将此极化构型命名为“flexon（挠曲子）”，以强调其轴向极化的挠曲电本质。解析计算与数值模拟结果表明，flexon 的手性可通过反转挠曲电系数符号来切换。此外，挠曲电耦合的各向异性被发现对极化织构与畴形态有关键影响。flexon 的圆润形状，结合其独特的手性特征及近表面的局域化性质，令人联想到磁学中的手性浮木（Chiral Bobber）结构。在方位角平面上，flexon 展现出具有轴向极化核区（即 meron（半子））的涡旋极化态。挠曲电效应耦合电极化与弹性应变梯度，在这些手性态的稳定化中起决定性作用。我们讨论了该相互作用与近期预测的导致手性极化态的铁电 Dyzaloshinskii-Moriya 相互作用之间的相似性。