Nanometer-thick passive films on metals usually impart remarkable resistance to general corrosion but are susceptible to localized attack in certain aggressive media, leading to material failure with pronounced adverse economic and safety consequences. Over the past decades, several classic theories have been proposed and accepted, based on hypotheses and theoretical models, and oftentimes, not sufficiently nor directly corroborated by experimental evidence. Here we show experimental results on the structure of the passive film formed on a FeCr15Ni15 single crystal in chloride-free and chloride-containing media. We use aberration-corrected transmission electron microscopy to directly capture the chloride ion accumulation at the metal/film interface, lattice expansion on the metal side, undulations at the interface, and structural inhomogeneity on the film side, most of which had previously been rejected by existing models. This work unmasks, at the atomic scale, the mechanism of chloride-induced passivity breakdown that is known to occur in various metallic materials.

An analytical theory is developed for predicting the nonlinear susceptibility of ionic polarization to continuous electromagnetic waves in both bulk and strained thin film ferroelectrics. Using a perturbation method for solving the nonlinear equation of motion for ionic polarization within the framework of Landau-Ginzburg-Devonshire theory, the full second-order nonlinear susceptibility tensor is derived as a function of frequency, temperature, and strain. The theory predicts the coexistence of a significantly enhanced second-order dielectric susceptibility and a relatively low dielectric loss in ${\mathrm{BaTiO}}_{3}$ films with a strain-stabilized monoclinic ferroelectric phase and in a strained ${\mathrm{SrTiO}}_{3}$ film near its temperature-driven second-order ferroelectric-to-paraelectric phase transition. In this paper, we establish a theoretical framework for predicting and exploiting nonlinear interactions between terahertz waves and ferroelectric materials and, more generally, suggest exciting opportunities to strain-engineer nonlinear dynamical properties of ferroelectrics beyond the static and quasistatic limits.

The interfacial molecular dipole enhances the photovoltaic performance of perovskite solar cells (PSCs) by facilitating improved charge extraction. However, conventional self-assembled monolayers (SAMs) face challenges like inadequate interface coverage and weak dipole interactions. Herein, we develop a strategy using a self-assembled ferroelectric layer to modify the interfacial properties of PSCs. Specifically, we employ 1-adamantanamine hydroiodide (ADAI) to establish robust chemical interactions and create a dipole layer over the perovskite. The oriented molecular packing and spontaneous polarity of ferroelectric ADAI generate a substantial interfacial dipole, adjusting band bending at the anode, reducing band misalignment, and suppressing charge recombination. Consequently, our formamidinium lead iodide-based conventional PSC achieves efficiencies of 25.13% (0.06 cm2) and 23.5% (1.00 cm2) while exhibiting enhanced stability. Notably, we demonstrate an impressive efficiency of 25.59% (certified at 25.36%) in a 0.06 cm2 area for the inverted champion device, showcasing the promise of ferroelectric SAMs for PSCs performance enhancement. The conventional approach with applying self-assembled monolayer suffers from limited interface coverage and weaker dipole interactions. Here, authors employ ferroelectric molecule to construct a dipole layer, achieving certified efficiency of 25.36% for inverted perovskite solar cells.