极性meron到skyrmion相变中的涌现手性

极性skyrmion预计源于弹性、静电与梯度能量的相互作用，不同于反对称Dzyalozhinskii-Moriya相互作用在磁性skyrmion中的关键作用。随着拓扑稳定的极性skyrmion的发现，理解此类极性skyrmion集合中微观本质及温度与应变驱动相变的可能性，兼具基础与实际意义。本文中，我们探究了在[(PbTiO3)16/(SrTiO3)16]8剥离膜中，随温度与弹性边界条件变化，从skyrmion态（拓扑荷为-1）到二维四角meron晶格（拓扑荷为-1/2）的可逆转变。该拓扑相变伴随手性变化：从零净手性（meron相）到净手性（skyrmion相）。微观映射上述变化需发展新成像方法。我们展示了扫描会聚束电子衍射如何在亚纳米分辨率下同时稳健测量局域极化与应变状态，并直接映射各skyrmion的手性。借此，我们证明应变是驱动手性极性skyrmion向非手性meron的各向同性到各向异性结构转变的关键序参量，并经X射线倒易空间映射与理论相场模拟验证。这些由新测量方法揭示的结果，首次展示了通过改变力学边界条件对丰富拓扑偶极构型的系统调控，或可为利用手性与序参量的局域及空间分布调控铁电纳米器件功能提供新途径。