信息技术不断逼近物理极限的背景下，铁电材料因其自发极化特性，被认为是突破存储器件密度瓶颈的重要方向。传统观点认为，三维晶体中的畴壁（不同极化区域的分界面）都是二维结构，这个认识长期限制了对应的器件继续微型化。中国科学院物理研究所金奎娟院士团队历时五年，采用激光分子束外延技术制备出自支撑的萤石结构铁电薄膜。该薄膜厚度仅5纳米（约为人类头发直径的万分之一），结合原子级电子显微观测，研究人员首次捕捉到晶体内部稳定存在的一维带电畴壁。研究表明，这种结构可通过氧离子迁移实现电荷补偿，并能在半个晶胞尺度内完成信息写入与擦除。 这一成果带来两上的关键突破：在科学层面，修正了学界对晶体畴壁维度的固有认知，揭示了极化切换与离子传输之间的耦合关系；在应用层面，其埃级（0.1纳米）结构单元有望将存储密度提升至百万倍量级。相比之下，当前主流闪存芯片的最小单元约为15纳米，而该技术在理论上可将单元尺寸进一步压缩至原子尺度。 值得关注的是，团队提出的“维度限制设计”思路具有更广泛的适用性。通过精确调控外延生长条件，在三维体系中构筑低维结构，这一方法已在新一代神经形态计算器件的验证中显示出优势。据测算，基于该技术的人工智能硬件运算效率有望提升百倍以上，并可能为缓解“内存墙”问题提供新的路径。 专家表示，随着5G/6G时代数据量快速增长，高密度存储技术的竞争正持续升温。我国在该领域取得的突破，既说明了基础研究的原创能力，也为新型存储器、类脑芯片等关键方向争取了先发优势。目前，研究团队正与产业界合作推进原型器件开发，预计3-5年内有望实现从实验室到产线的技术转化。
这项成果反映了基础研究对产业创新的支撑作用；从发现新的物理结构到推进其在人工智能芯片中的应用，展示了从理论突破走向技术落地的路径。在全球科技竞争加速的背景下，我国科学家在铁电材料领域的此发现，不仅拓展了物质科学的理论边界，也为信息技术、人工智能等战略产业的竞争力提升提供了支撑。也再次说明，保持对基础研究的长期投入与自主创新，是实现科技自立自强的重要路径。