鈣鈦礦型鐵電氧化物具有外場可控的極化，可作為信息存儲和邏輯器件。拓撲極化結(jié)構(gòu)自身的拓撲保護性，使其在信息處理、傳輸、存儲等方面具有重要的應(yīng)用價值。然而，鐵電材料中的極化拓撲結(jié)構(gòu)一般都包含本體對稱性不允許的連續(xù)極化旋轉(zhuǎn)。如何突破鐵電極化與晶格應(yīng)變的相互制約，實現(xiàn)極化反轉(zhuǎn)與晶格應(yīng)變的有效調(diào)控，獲得有望用于超高密度信息存儲的結(jié)構(gòu)單元，是當今鐵電材料領(lǐng)域面臨的一個基礎(chǔ)性科學難題。
2015年，馬秀良研究團隊利用具有亞埃尺度分辨能力的像差校正電子顯微術(shù)，在超薄PbTiO3鐵電薄膜中不僅發(fā)現(xiàn)通量全閉合疇結(jié)構(gòu)及其新奇的原子構(gòu)型圖譜，而且觀察到由順時針和逆時針閉合結(jié)構(gòu)交替排列所構(gòu)成的大尺度周期性陣列(Science 2015)。在此基礎(chǔ)上，美國伯克利國家實驗室Ramesh院士領(lǐng)導的課題組發(fā)現(xiàn)了具有渦旋特征的通量全閉合結(jié)構(gòu)(Nature 2016)以及與唐云龍博士合作發(fā)現(xiàn)了斯格明子晶格(Nature 2019)。最近，馬秀良研究團隊又相繼在鐵電材料中發(fā)現(xiàn)半子及半子晶格(Nature Materials 2020)以及周期性電極化波(Science Advances 2021)。
針對鐵電拓撲結(jié)構(gòu)目前的研究現(xiàn)狀、未來發(fā)展方向、科學研究的原動力、電子顯微技術(shù)的作用、物質(zhì)結(jié)構(gòu)的再認識、新材料的探索等諸多話題，2021年5月，馬秀良研究員和Ramesh院士同時接受了自然指數(shù)（Nature Index）的視頻專訪。該訪談的簡要內(nèi)容于2021年7月1日刊登在《自然》（Nature）上。
2014年11月開始發(fā)布的自然指數(shù)（Nature Index）是依托于具有重要影響力的國際學術(shù)期刊，統(tǒng)計各高校、科研院所（國家）在國際上最具影響力的研究型學術(shù)期刊上發(fā)表論文信息的數(shù)據(jù)庫。自然指數(shù)現(xiàn)已發(fā)展成為國際公認的，能夠衡量機構(gòu)、國家和地區(qū)在科學領(lǐng)域的高質(zhì)量研究產(chǎn)出與合作情況的重要指標，在全球范圍內(nèi)具有一定的影響力。
(a) 斯格明子中的三維極化示意圖；(b)會聚型和發(fā)散型半子交替排列所形成的周期性半子晶格示意圖。
