賈春林科學家工作室青年教師王大威副教授與國際同行合作，通過延長分子動力學模擬時間等辦法，研究揭示了弛豫鐵電體在亞太赫茲頻段介電響應機理。此項研究于2016年4月在線發表在《Nature Communication》（IF=11.47）雜志網站上。西安交通大學是該論文的第一作者單位與第一通訊作者單位。

弛豫鐵電體是一類重要的介電材料，主要特點是其介電響應作為溫度的函數會隨測試頻率不同而發生巨大的變化。因這類材料在微波-太赫茲頻段往往具有較大的介電常數，故很有可能應用于基于太赫茲頻段的下一代無線通信。 然而從科學研究角度來講，對這類材料在微波-太赫茲頻段的性質很難研究，主要瓶頸有兩個：（1） 實驗上在這一頻段還沒有成熟的材料測試技術和設備；（2）在理論上對弛豫鐵電體低頻下復雜動力學的模擬計算極為缺乏。

本研究工作針對上述研究瓶頸，基于作者前期對弛豫鐵電體的研究結果（Nat. Commun. 5: 5100）, 通過對無鉛弛豫鐵電體Ba(Zr,Ti)O3分子動力學模擬所獲得的結果進行擬合，將介電響應中的弛豫部分進行分離并作為重點研究對象，獲得了介電常數（介電響應的實部）和吸收率（ 介電響應的虛部）作為頻率和溫度的函數，再現了介電常數出現最大值的溫度（一般稱為Tm）隨頻率變化所遵守的Vogel-Fulcher定律。這也是首次報導通過模擬計算成功再現弛豫鐵電體這一獨特性質。研究結果還再現了低溫下吸收率對頻率近乎為常數的這一弛豫鐵電體的性質。此外，在模擬計算中還分離出了與Ti離子和Zr離子相關聯的介電響應譜，闡明了與Ti離子相關的偶極子振動對弛豫性質的主導性貢獻;獲得了介電響應譜的擬合參數隨溫度的變化，建立了這些參數與弛豫鐵電體特征溫度的聯系。這些研究結果大大加深了對這一弛豫鐵電體的理解。

本研究工作受到國家自然科學基金的支持，并通過與加拿大Simon Fraser大學（A. A. Bokov, Z.-G. Ye），捷克科學院（J. Hlinka），以及美國阿肯色大學（L. Bellaiche）的科學家緊密合作完成。

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