铁电材料具有可被外电场翻转并长期保持的自发极化，在非易失存储、能量转换和光电子器件中具有重要应用前景。随着器件不断微型化，铁电材料的尺寸极限成为制约其应用的关键问题：当颗粒尺寸减小，退极化场和表面结构变化往往会削弱甚至消除自发极化。此前，钛酸钡、钛酸铅和铁酸铋等典型铁电纳米颗粒的铁电性通常在数纳米尺度以下明显衰减。因此，如何在更小尺度上保持并增强铁电性，是发展新型纳米铁电材料面临的重要科学挑战。

图1 原文摘要

近期，北京科技大学固体化学研究所邢献然教授团队在二维范德华硫属化物SnSe纳米颗粒中发现了稳健铁电性。团队制备出粒径仅为2 nm的SnSe纳米颗粒，并通过扫描透射电子显微镜、二次谐波产生和压电力显微镜等手段证实其铁电特征。这一尺寸为目前已报道铁电纳米颗粒中的最小尺度。压电力显微测试显示，2 nm SnSe纳米颗粒具有典型的蝴蝶曲线和接近180°的相位翻转；在外加电压写入后，铁电畴在2小时后仍清晰可见，表明其极化反转具有良好的非易失性。

图2 2 nm SnSe纳米颗粒的AA堆垛结构及其原子尺度表征

研究发现，尺寸减小引起的局域压缩应变是该材料突破临界尺寸限制的关键。2 nm SnSe纳米颗粒中的Sn-Se最近邻键长缩短，对应约8.5%的压缩应变；在孤对电子参与下，这一应变增强层间耦合，使SnSe由体相中AB堆垛、中心对称的Pnma结构转变为AA堆垛、非中心对称的Pmn2₁极性结构。该堆垛转变打破了反演对称性并抑制退极化场影响，从而诱导出铁电性。理论计算进一步表明，2 nm SnSe的自发极化可达197.76 pC/m，显著高于此前报道的多数范德华铁电材料，为通过局域结构调控发现和增强铁电性提供了新思路。

相关成果以“Robust Ferroelectricity in Chalcogenides Down to 2 nm Particles”为题，发表于Advanced Functional Materials。论文第一作者为北京科技大学固体化学研究所李志国，通讯作者为北京科技大学李强教授、桂林理工大学匡小军教授和北京科技大学邢献然教授。该工作得到国家自然科学基金和中央高校基本科研业务费等项目资助。文章链接：https://doi.org/10.1002/adfm.78631。