下一代技术，例如尖端的内存存储解决方案和受大脑启发的神经形态计算系统，几乎可以触及我们生活的方方面面——从我们日常使用的小工具到解决全球重大挑战的解决方案。这些进步依赖于特殊材料，包括铁电材料——具有可切换电特性的材料，可提高性能和能源效率。
由美国能源部橡树岭国家实验室科学家领导的研究小组开发出一种在铁电体中创建精确原子排列的新技术，为推进强大的新技术建立了一个强大的框架。该论文发表在《自然纳米技术》杂志上。
“对构成这些材料的原子和电偶极子的局部修改对于新的信息存储、替代计算方法或高频信号转换设备至关重要， ”ORNL 的 Marti Checa 说道，他是该项目的首席研究员。“我们的方法通过促进原子取向按需重新排列成特定配置(称为拓扑极化结构，这种结构可能不会自然发生)来促进创新。”
在这种情况下，极化是指材料中被称为铁电偶极子的小型内部永久电场的方向。
为了创建可根据需要激活的复杂结构，该团队的技术使用了一种功能类似于超细铅笔的电笔。电笔可以毫不费力地改变铁电体中的电偶极子，只需将其定向到选定的方向即可，就像孩子们在磁性画板上画图一样。
正如城市的布局决定了人们的出行方式，设计的拓扑结构赋予材料独特的属性。触控笔为创造具有定制特性的材料提供了令人兴奋的机会，这些材料非常适合低功耗纳米电子器件和 6G 时代必不可少的高速宽带通信。
从 5G 标准过渡到第六代移动通信技术将涉及通信网络设计和使用的重大进步和变革。宽带和计算技术错综复杂地联系在一起，相互增强。因此，创新材料将在拓宽计算可能性方面发挥关键作用。