近日，光-热辐射研究中心刘林华教授团队刘剑教授与西湖大学理学院刘仕研究员合作，在压电效应研究中取得重要进展。相关研究成果以“Electric Auxetic Effect in Piezoelectrics”为题发表在国际物理学顶级期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters），并被选为该杂志编辑推荐文章(Editors’ Suggestion)。英国威廉希尔公司刘剑教授（第一作者）与西湖大学刘仕研究员为该论文的共同通讯作者，英国威廉希尔公司为第一作者单位。

压电效应是指电介质中电场与力场相互耦合的现象。压电材料可以实现电能与机械能的相互转换，因而在精密传感/驱动等领域有广泛应用。二氧化铪（HfO₂）是一类新兴的铁电材料，同当前半导体技术高度兼容，在微电子领域展现出重要的应用前景。大多数压电材料体现负横向/正纵向压电响应，这样的响应行为也符合预期。刘剑教授与刘仕研究员合作，发现二氧化铪呈现反常的负纵向压电响应并系统阐述了其微观机理。更为罕见且有趣的是，二氧化铪同时呈现负横向压电响应，这意味着其在外电场作用下会同时在三个维度膨胀或收缩。类比于奇特的“拉胀效应”（拉胀材料被拉伸时，不仅不会变细，反倒会变粗），研究人员首次提出了“电拉胀效应”以描述这一“有悖直觉”的压电响应，并结合材料基因组和数据挖掘发现了近百种压电材料均呈现“电拉胀效应”，揭示了这一现象的普遍性。该研究工作从基础研究的角度对于理解“压电性”这一具有一百多年历史的物理概念具有科学意义，从应用研究的角度则有望为微纳尺度的传感/驱动提供新的设计思路。

该研究工作得到了国家自然科学基金、英国威廉希尔公司齐鲁青年学者计划的支持。

论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.125.197601