资讯：中国科学技术大学，Phys. Rev. Lett.

最近对二维材料的研究揭示了挑战既定理论框架的有趣现象。在这些材料中，单层In₂Se₃由于其非常规的电极化行为而引起了人们的极大关注。尽管具有C_3v对称性，单层In₂Se₃仍表现出意想不到的面内极化，这一特征传统上被认为是对称性所禁止的。为了解释这一显著行为，Ji等人提出了分数量子铁电（FQFE）的概念，其中极化发生在量子的分数倍中，并认为这一现象违反了传统的诺伊曼原理。

在此研究中，作者介绍了诺伊曼原理的一种广义形式，并证明了FQFE与常规铁电性都可以在这个统一的理论框架内得到一致的描述。研究提出了一种基于广义诺伊曼原理系统识别FQFE材料的方法。这种方法易于应用，为FQFE提供了清晰的概念理解和深刻的物理见解。使用这种方法确定了32个晶体学点群中所有对称性允许的FQFE情况。由于实际应用依赖于控制极化的能力，进一步表明了通过与常规极化的耦合可以有效地切换FQFE。以HfZnN₂为例，研究揭示了这种耦合的潜在机制，并概述了一种识别具有类似切换行为的其他材料的策略。

图1 | (a) α-In₂Se₃的结构；(b) 以In₂Se₃为例的广义诺伊曼原理示意图。

图2 | HfZnN₂中极化反转的NEB路径。

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