남개팀은 전역토폴로지보호를 갖춘 3차원철전기편직네트워크를 발견하였다.

【계기인터넷 연구 개발 속보"최근 남개대학 물리과학학원 장국권 교수팀은 이탈리아 로마대학 Eugenio DelRe 교수, 네덜란드 그로닝겐대학 Beatriz Noheda 교수, 이스라엘 히브리대학 Aharon J. Agranat 교수팀과 연합하여 탄탈륨 니오브산칼륨 리튬 (KTN: Li) 철전결정체에서 자발적인 대칭성 결핍으로 형성된 3차원 철전 편직 네트워크를 발견하여 국소조정을 실현하였다.이 연구는 고체 철 전기 결정체에서 새로운 토폴로지 구조 형성 메커니즘을 밝혀 전역 토폴로지 보호를 갖춘 고로봉성 광자 저장, 정보 처리 및 신경 형태 계산을 발전시키기 위해 새로운 재료 체계를 제공했다.관련 성과는'Spontaneous formationand optical manipulation of a woven domain fabric in a ferroelectric crystal'(철전결정에서 짜임새 구조의 자발적 형성과 광학적 조작)이라는 제목으로 국제학술지'빛: 과학과 응용'(Light: Science & Applications)에 발표됐다.남개대학은 론문의 제1완성단위이고 론문의 제1저자는 남개대학 물리과학학원 교원 신비비이다.

철전 재료는 자발적으로 극화된 공간 분포 코딩 정보를 이용하여 고효율 전자와 광자 철전 저장 부품의 중요한 기초이다.그 극화 상태는 광장 구동에 의해 읽기, 쓰기, 지우기를 실현할 수 있으며, 저장 프로세스가 비접촉적이고 재구성 가능한 광학 조종 능력을 가지게 한다.최근 몇 년 동안 철전기 와선, 스그민자 등 토폴로지 극화 구조는 토폴로지 보호를 가지고 있어 많은 관심을 받고 있다.그러나 이런 구조로 형성된 초결정격은 본질적으로 여전히 국역 토폴로지 단원으로 구성되며 그 토폴로지 보호는 각 국역 단원에 국한된다.대조적으로, 자연계의 DNA 이중 나선과 신경섬유 네트워크 등 복잡한 시스템은 연속적인 교차를 통해 전체 시스템을 커버하는 네트워크를 형성하며, 그 안정성은 단일 토폴로지 유닛이 아닌 전체 토폴로지 연결성에서 비롯되기 때문에 고도의 안정성, 내결함성, 구조적 가소성을 겸비한다.이러한 글로벌 토폴로지 보호 메커니즘과 철전 재료의 광학 조절 가능한 특성을 결합하여 높은 안정성과 재구성성을 겸비한 생체 모방 광자 정보 저장 및 정보 처리 플랫폼을 구축할 수 있을 것으로 기대된다.그러나 자발적인 대칭성 결함으로 형성된 이런 3차원 짜임 토폴로지 구조는 그동안 고체 철전결정에서 관찰되지 않았다.

연구진은 KTN 결정체 철전 상변 과정에서 온도가 퀴리 온도(19℃) 이하 약 2℃로 내려가면 규칙적으로 배열된 철전구 초결정격이 자발적으로 진화해 3차원 철전 짜임 네트워크를 형성한다는 사실을 발견했다.철전기와선, 스그명자 등 국역토폴로지구조와 달리 이 편직네트워크는 련속적인 철전구가 서로 교차되여 형성되였고 전반 체계를 관통하여 전반 토폴로지보호특성을 갖고있다.더 나아가 네트워크를 짜는 것은 서로 다른 교차 노드에서의 교차 관계가 불규칙성을 가지고 네트워크의 형성 역사에 의존하여 정보 코딩 능력을 부여한다는 것을 발견했다.이 특성을 바탕으로 연구팀은 3차원 철전기 편직 네트워크에 대한 국역 광학 조절을 실현하고, 초점 광장을 이용하여 편직 구조를 선택적으로 재구성하여 복잡한 토폴로지 상태의 광 쓰기, 광 지우기 및 광 재구성을 실현하였다.전역 토폴로지 보호 메커니즘은 이 구조에 좋은 안정성을 부여하고 광학 조절은 서로 다른 토폴로지 상태를 유연하게 조종할 수 있게 하여 고루봉성, 재구성 가능한 광자 정보 저장과 정보 처리 플랫폼을 구축하는 새로운 경로를 제공한다.

상술한 연구 성과는 철전 토폴로지 구조가 정보 저장과 정보 처리 분야에서의 응용 경계를 넓히고 토폴로지 안정성과 광학 재구성성의 결합을 실현하여 높은 안정성, 재구성성을 겸비한 생체 모방 광자 정보 저장 플랫폼의 발전에 새로운 재료 체계를 제공하였으며 미래 신경 형태 계산과 저에너지 소모 정보 처리 기술의 발전에 새로운 가능성을 제공하였다.이 연구는 국가중점연구개발계획, 국가자연과학기금 등 항목의 지원을 받았다.

참조:남개팀은 전역토폴로지보호를 갖춘 3차원철전편직네트워크-종합뉴스-남개대학[인용시간: 2026년 8월 14일]