近些年来先后在理论和实验上发现了铁电材料中可以形成尺寸低至几个纳米的极性拓扑结构，如通量闭合畴、涡旋畴和斯格明子等。由于极性拓扑畴结构具有拓扑保护性，而且尺寸小，引起了探索新一代非易失性超高密度信息存储器件的兴趣。实际器件操作大多是基于外场对结构单元极化态和拓扑相变的调控，研究单个铁电畴结构的极化分布以及外场操控下拓扑相变动力学过程是器件应用的基础。
然而，极性拓扑结构的形成是体系中弹性能、静电能和梯度能之间在微小差别内相互竞争平衡的结果，如何实现局域外场对微区结构的精确调控以及相变过程的精细表征是一个非常大的挑战。中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心白雪冬课题组通过发展透射电镜中的扫描探针技术，自主研制出具有原子分辨的原位综合物性测量与调控装置。
最近，他们利用原位高分辨电镜技术，在原子尺度观测到PbTiO3/SrTiO3超晶格薄膜中的铁电通量闭合畴结构（flux-closure）在外场下演变的完整过程，通过扫描针尖局域电场/应力场操控技术，实现了该结构在极性拓扑畴和普通铁电相之间的可逆转换；相场模拟结果给出了外场调控极性拓扑相变的物理机制。
研究结果以“Atomic-scale observations of electrical and mechanical manipulation of topological polar flux-closure”为题发表在Proc. Natl. Acad. Sci. USA（DOI：10.1073/pnas.2007248117）上，该工作与北京大学、湘潭大学、浙江大学等单位合作完成，中科院物理所博士生李晓梅为文章共同第一作者（排名1/3）。