性拓扑结构的整体拓扑相变调控在 PTO/STO 铁电超晶格中, 由于其介电层STO 绝缘界面处的退化场和衬底 DSO 的外延约束所产生的静电能和弹性能的多能量竞争, 而形成性涡旋阵列。研究者们进步发现, 改变超晶格层厚度, 在 PTO/STO 超晶格中发现了新型手性性涡旋相与相应铁电相共存的复杂多维结构, 能够产生有趣的物理响应, 如手性、负电容和大的压电响应。在衬底外延应力约束下, 对于短周期超晶格 (PTOn/STOn, n =  4—10 个单胞), PFM 和同步辐射 RSM 研究结果显示的面内取向化, 与传统 a1/a2 铁电畴结构致。 但对于 n = 16 的超晶格, PFM 和 RSM 测试结果表明, 沿 pc 方向形成周期性条带结构, 见图 8(a),由铁电相 (a1/a2 畴) 与涡旋相交替排列形成。 超晶格的 TEM 截面样观测结果, 如图 8(b) 所示, 也显示涡旋结构和 a1/a2 畴共存, 揭示了铁电相与涡旋相的较窄交界区域。如图 8(c) 所示, 相场模拟重现了这过程, 由于涡旋中心的偏移, 整个涡旋结构呈现出平面内的净化, 该净化方向与相邻 a 畴的平面方向致, 使得涡旋的平面内分量与 a 畴化合并形成连续边界。Damodaran 等也报道了这种混合相结构在外场激励下显示出可控的响应。如图 8(d) 所示, 利用 AFM 导电探针将正向直流偏压作用于样品时, 混合相结构转变为均匀低压电响应的纯涡旋相; 在负直流偏压的作用下, 由此产生的纯涡旋相可反过来转换为铁电和涡旋相的混合结构。 这种转变过程也通过温度相关的原位同步辐 X 射线衍射实验得到了证实, 如图 8(e)所示, 在样品温度高至约 200 °C 时, 混合相变成纯铁电 a1/a2 相, 在高于 325 °C 温度时, 样品变成顺电相, 当温度缓慢降到室温后, 样品恢复到原来的混合相结构。 然而, 温度调控的相变是非平衡相,是短暂的中间过程, 所以, 如何将它们稳定为持久状态是实现操控与相结构相关的新奇物理特性的提。 Stoica 等利用亚皮超快光脉冲激光激励可以使 PTO/STO 超晶格中的铁电相和涡旋相的混合结构转变成稳定的超晶结构。 该结构相在室温条件下可以稳定存在, 并可以通过加热方式恢复到原混合相结构, 转变过程如图 8(f) 所示。 这种可逆外场调控的铁电相和涡旋相转变提供了新的应用机会。 例如, 纯涡旋相结构表现出数量大的压敏响应和非线性光学效应, 通过擦写涡旋畴并利用外加电场控制混合相成份, 可以控制材料的其他特性, 如手性。 电场控制的手性和其他耦合特性将为凝聚态物理和多功能器件的研制开辟新的域。