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磁性是在日常生活中常见的现象，早在5000年前人们就认识了磁现象。天然铁矿石大抵是人类最早发现的永磁体，《鬼谷子·谋篇第十》就记载了2000多年的战国时期利用天然永磁体制作司南的例子。在不对其进行任何操作的情况下，永磁体（permanent magnet）磁矩方向可以长期保持不变。硬盘磁片就是一种永磁体，记录信息则是在其微、纳米级的磁畴上对磁矩进行操作实现的。而在不进行写操作时，它的每个磁畴的磁矩方向不会发生变化，保证了其保存资料的可靠性。磁盘的信息存储密度已经从最初的2000 比特每平方英寸提到到了13亿比特每平方英寸以上。随着信息存储需求的暴涨，人们为提高信息存储密度、缩小磁畴尺寸提出了需求，而单分子磁体（single-molecule magnet）把磁性信号记录单元的尺寸缩小到极致的单个分子层次，也就是磁畴小型化的终极方案。
第一个分子磁体是在上世纪80年代被合成的Mn-12络合物，通常认为直到1993年Novak等人才首次证实该络合物是一种特征温度不高于4 K （约-269℃）且可以用于信息存储的单分子磁体 [Nature 365, 141-143 (1993)]。2018年Layfield等人则首次将单分子磁体的特征温度提高到80K（约-193℃），达到了液氮温度（78K）以上(Science2018,DOI: 10.1126/science.aav0652)。
驻极体（electret）是一类可以与永磁体相类比的材料，可以看作是静电版的永磁体，也可以用于信息存储，还用在静电耳机和麦克风等多个方面。驻极体拥有不加外场时可以长期保持的电极化特性，其极化形式与永磁体中的电子自旋极化导致的磁性不同。驻极体特征早在1732年就被Gray发现了，1839年Faraday（法拉第）从理论上总结了这一特征，而在1892年Heaviside首次将electric和magnet两词组合成了electr-et（electret），明确提出了驻极体的概念。1919年日本物理学家Eguchi首次合成了驻极体材料，引领了驻极体的研究热潮。
该工作是首次在单分子水平上证明了单分子驻极体的存在，并实现了存储操作，也是当前所知最小的驻极体。该单分子电偶极矩的可控翻转，实际是内嵌原子的位置移动，即该器件是一种以单分子电偶极矩翻转模式运行的单原子存储器。正如下图所示的那样，两个不同的原子位置可以用来编码信息，为未来存储器件小型化提供一种方案，展现出作为一个新兴研究方向的潜力。
中国人民大学物理学系季威课题组
《自然·纳米技术》是《自然》期刊在纳米科技领域的子刊，也是该领域的旗舰期刊，年发文量仅约300篇，2019年影响因子31.5。这是 物理学系2018年在该刊发文后，人民大学首次作为（共同）第一作者和（共同）通讯作者单位在该刊上发文。
