铁电材料自100多年前被发现以来，由于在数据存储领域以及可再生能源系统具有广阔的应用前景而备受研究人员的关注。铁电材料可以产生电场，并具有诸多益处：例如在数据存储领域具备快速录入、大容量存储、运行功率低的特点，以及具有无需电源即可保存数据的能力。
二维(2D)铁电材料是一种新兴的铁电材料。然而，由于可用材料的数量较少，该领域的研究和开发在一定程度上受到了限制。
最近，来自新加坡国立大学的物理学家在现有的二维铁电材料库中发现了一种具有铁电性的全新单质材料——“类黑磷结构的二维铋”(BP-Bi)。这种新型材料的发现将改变对铁电材料“通常由两种或多种不同元素的原子构成，元素之间的电子得失促成晶体中正离子和负离子的形成，而晶格的畸变或电荷有序化导致中心对称性破缺，从而使电子重新分布产生正负电荷中心分离，导致电偶极子的出现，促进了铁电极化的形成”的传统理解，解决了“单质材料是否具有铁电性”这一基本问题。
该项突破性研究是由新加坡国立大学理学院物理系黄载贤(Andrew Wee)教授带领的团队，与中国科学院物理研究所陈岚(Chen Lan)教授以及浙江大学物理学院陆赟豪(Lu Yunhao)教授通力合作而完成的，相关研究成果于2023年4月5日在科学杂志《自然》上发表。
研究人员使用尖端技术在原子尺度上对单质材料BP-Bi进行了详细的可视化研究。通过实验研究，他们在BP-Bi中发现了一种全新的、可以被外部电力来源控制的单质铁电态。
研究人员分享道，这种形式的铁电性将对未来的量子电子设备以及先进的数据存储设备产生影响，单质铁电极化的发现也为单质材料的基本物性研究添加了新的研究视角。
黄载贤教授表示：“除了打破‘离子极化仅存在于带有阳离子和阴离子化合物中’的传统观念，我们相信BP-Bi中的单质铁电性将为新型铁电材料的研究和设计提供新的视角，并启发未来单质材料中新物理的发现和研究。”
来源：新加坡国立大学
