角分辨光电子能谱在探索和研究拓扑材料中新型量子态方面的应用

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11904144
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2004.凝聚态物质电子结构
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Taking advantages of recent advances in band theory and sample synthesis, the research on the topological materials gets a rapid development in recent years. The electronic structures of these materials are protected by certain symmetries and thus are robust upon the perturbations. Owing to this property, we can expect their promising potential applications in functional devices in the near future. In this project, by combining angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES) with transport measurements and first-principles calculations, we plan to carry out researches into two-dimensional topological insulator (LaSbTe), extremely large magnetoresistance (XMR) in non-magnetic semimetals (NbAs2 and W2As3), and novel topological semimetals with exotic fermions (InBi, Co3Sn2S2, and Ti3Al). In order to find the bulk evidence, i.e., the realization of a global band gap, of two-dimensional topological insulator under easily accessible experimental conditions, we will utilize hydrogenation and other surface decoration to manipulate the band structures of LaSbTe, which is predicted to be an idea two-dimensional topological insulator. By mapping out the three-dimensional electronic structures of NbAs2 and W2As3, which exhibit quadratic XMR behavior, we can determine whether their Fermi surfaces are dominated by the open-orbit topologies or not. Based on the ARPES results, further magnetic and electric transport measurements will be performed to study whether the open-orbit Fermi surface topology can explain the quadratic XMR in these materials or not. To realize Dirac fermions in a simple and stable structured material, and time-reversal-breaking Weyl fermions in a magnetic system, we plan to evaporate potassium on the cleaved surfaces of InBi and Co3Sn2S2 crystals, respectively, after which the up-shift of Fermi levels and the massless fermions can be observed in ARPES experiments. We will carry out a comprehensive investigation on the electronic structure of Ti3Al to search for the novel topological nodal-surface fermions, which behave as two-dimensional surfaces in the momentum space, beyond the zero-dimensional Dirac/Weyl fermions and one-dimensional nodal-line fermions.
近年来由于理论计算和材料制备的进步,拓扑材料的研究进展迅速,其电子结构受对称性保护而性质稳定,使其在功能器件的应用中具备较大潜力。本项目我们将基于角分辨光电子能谱,结合输运测量与第一性原理计算对二维拓扑绝缘体(LaSbTe)、非磁半金属的极大磁阻效应(NbAs2和W2As3)和新型拓扑半金属材料(InBi、Co3Sn2S2和Ti3Al)开展研究。在LaSbTe中计划利用氢化作用和其他表面修饰调控其能带结构,寻找二维拓扑绝缘体的体态证据,即实现全局能隙。通过测量NbAs2和W2As3的三维电子结构,确定其是否具有开放轨道,结合输运性质研究其极大磁阻是否起源于开放轨道费米面。计划对InBi和Co3Sn2S2进行原位蒸钾使其费米能级上移,分别实现简单、稳定结构中的狄拉克费米子和破缺时间反演对称性的磁性外尔费米子。详细研究Ti3Al的三维电子结构,探索并实现其中具有二维动量曲面的新型节点面费米子。

结项摘要

项目负责人基于本项目计划书的内容,并结合拓扑量子材料领域发展的前沿问题,对非磁半金属NbAs2和W2As3中的极大磁阻效应、拓扑非平庸kagome金属CsV3Sb5、反铁磁拓扑半金属NdBi、磁性外尔半金属PrAlSi和SmAlSi、以及拓扑超导体候选材料CoSb/SrTiO3界面开展了系统的电子结构研究。我们发现:NbAs2和W2As3中存在的开放轨道费米面是理解其中极大磁阻效应的关键因素;CsV3Sb5中破缺时间反演对称性的电荷密度波很可能起源于费米面嵌套机制,电荷密度波的形成为其超导电性提供了有利的发展平台;NdBi中存在与磁性相关的新奇表面态费米弧;PrAlSi和SmAlSi中的4f电子与巡游电子的耦合很弱;CoSb纳米条带是典型的朝永-拉廷格液体。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Electronic structure and open-orbit Fermi surface topology in isostructural semimetals NbAs2 and W2As3 with extremely large magnetoresistance
具有极大磁阻的同结构半金属 NbAs2 和 W2As3 的电子结构和开轨道费米表面拓扑
  • DOI:
    10.1063/5.0087141
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Applied Physics Letters
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Rui Lou;Yiyan Wang;Lingxiao Zhao;Chenchao Xu;Man Li;Xiaoyang Chen;Anmin Zhang;Yaobo Huang;Chao Cao;Genfu Chen;Tianlong Xia;Qingming Zhang;Hong Ding;Shancai Wang
  • 通讯作者:
    Shancai Wang
Electronic structure and signature of Tomonaga–Luttinger liquid state in epitaxial CoSb1−x nanoribbons
外延 CoSb1-x 纳米带中 Tomonaga-Luttinger 液态的电子结构和特征
  • DOI:
    10.1111/hsc.13746
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    npj Quantum Materials
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Rui Lou;Minyinan Lei;Wenjun Ding;Wentao Yang;Xiaoyang Chen;Ran Tao;Shuyue Ding;Xiaoping Shen;Yajun Yan;Ping Cui;Haichao Xu;Rui Peng;Tong Zhang;Zhenyu Zhang;Donglai Feng
  • 通讯作者:
    Donglai Feng
Emergence of Fermi arcs due to magnetic splitting in an antiferromagnet
由于反铁磁体中的磁分裂而出现费米弧
  • DOI:
    10.1038/s41586-022-04412-x
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Nature
  • 影响因子:
    64.8
  • 作者:
    Benjamin Schrunk;Yevhen Kushnirenko;Brinda Kuthanazhi;Junyeong Ahn;Lin-Lin Wang;Evan O’Leary;Kyungchan Lee;Andrew Eaton;Ale;er Fedorov;Rui Lou;Vladimir Voroshnin;Oliver J. Clark;Jaime Sánchez-Barriga;Sergey L. Bud’ko;Robert-Jan Slager;Paul C. Canfield
  • 通讯作者:
    Paul C. Canfield
Charge-Density-Wave-Induced Peak-Dip-Hump Structure and the Multiband Superconductivity in a Kagome Superconductor CsV3Sb5
Kagome 超导体 CsV3Sb5 中的电荷密度波诱导峰谷驼峰结构和多带超导性
  • DOI:
    10.1103/physrevlett.128.036402
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Physical Review Letters
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Rui Lou;Ale;er Fedorov;Qiangwei Yin;Andrii Kuibarov;Zhijun Tu;Chunsheng Gong;Eike F. Schwier;Bernd Büchner;Hechang Lei;Sergey Borisenko
  • 通讯作者:
    Sergey Borisenko

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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