超薄聚合物薄膜如何用于存储技术马丁路德大学哈勒维滕贝格分校研究人员借助他们新发现的效应创造了这种微小的哈雷徽章。图片来源：Uni Halle / Kathrin Dörr精确施加的机械压力可以改善广泛使用的聚合物材料的电子特性。马丁路德大学 Halle-Wittenberg (MLU) 的一个团队在科学期刊《先进电子材料》上写道，这需要对材料进行机械加工以达到几纳米的精度。在他们的新研究中，研究人员展示了这种以前未知的物理效应是如何工作的，以及它如何也可以用于新的存储技术。该团队还成功地将哈雷市的徽章绘制成一种空间分辨率为 50 纳米的电子图案。聚偏二氟乙烯 (PVDF) 是一种被工业广泛用于生产密封件、薄膜和包装薄膜的聚合物。它具有许多实用特性，因为它具有可拉伸性、生物相容性且生产成本相当低廉。“PVDF 也是一种铁电材料。这意味着它具有空间上分离的正电荷和负电荷，可用于存储技术，”MLU 的物理学家凯瑟琳·多尔教授说。但是，有一个缺点：PVDF 是一种半结晶材料，其结构与晶体不同，不是完全有序的。Dörr 说：“材料中存在如此多的无序，以至于您实际上想利用的一些特性都丢失了。”

她的团队偶然发现原子力显微镜可用于在材料中建立某种电顺序。这种方法通常涉及扫描材料样本，其尖端只有几纳米大小。然后使用激光测量和评估产生的振动。“这使我们能够在纳米水平上分析材料的表面结构，”Dörr 说。原子力显微镜也可用于借助微小尖端对材料样品施加压力。MLU 的物理学家发现，这也会改变 PVDF 的电学特性。

“压力将材料弹性压缩到所需的点，而不会改变构成它的分子，”Dörr 解释说。材料的电极化（即其电取向）沿压力方向旋转。因此，可以在纳米级控制和重新定向极化。以这种方式创建的电域非常稳定，并且在最初的实验四年后仍然完好无损。

哈勒的研究人员发现的这种效应可以被如此精确地控制，以至于他们能够利用电荷在材料中勾勒出城市盾徽的纳米尺寸版本——可能是世界上最小的。新工艺有助于使 PVDF 等材料用于新型电气和存储应用。