基于锂离子迁移的室温电场(无电流)对氧化物薄膜磁性能的调控

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11904204
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    27.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2007.磁学及自旋电子学
  • 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

As a next-generation technology for magnetic storage applications, the electric field control of magnetic properties can weaken the Joule heat caused by the electric current and reduce power consumption. The applicant's previous researches found that the room temperature electric field (without electric current) can non-volatile control the magnetic properties by driving Mg2+, Al3+ and Li+ to migrate at the interface of the iron oxide film heterojunction, but the cycle reversibility is not good. This project intends to construct the oxide film heterojunction by using the positive and negative electrode materials of lithium ion battery, and study the room temperature electric field (without electric current) control of magnetic properties of the oxide solid films based on lithium ion migration. (1) This project intends to study the magnetic laws and mechanisms of film heterojunctions such as LiCoO2/C, LiNiO2/C, LiMn2O4/C and LiFe2O4/C; (2) This project intends to change the structure of the oxide film, the valence and magnetic moment of the ions by driving the lithium ions to reciprocate on the both sides of the oxide film heterojunction interface by the room temperature electric field (without electric current), such as LiCoO2/C, LiNiO2/C, LiMn2O4/C and LiFe2O4/C, to reach the purpose of non-volatile, reversible, cyclic control of the magnetic properties by electric field (without electric current), and reveal the mechanism of electric field (without electric current) control of magnetic properties. It is designed to provide a new choice for low-power electronics and spintronics.
作为下一代磁存储技术,电场调控磁性可消弱电流带来的焦耳热,降低功耗。申请人前期研究发现,室温电场(无电流)驱动Mg2+、Al3+、Li+在氧化铁薄膜异质结界面处迁移,可以非易失性调控磁性,但循环可逆性不好。本项目拟利用锂离子电池正极和负极材料构建氧化物薄膜异质结,研究基于锂离子迁移的室温电场(无电流)调控氧化物固态薄膜的磁性。(1)本项目拟研究LiCoO2/C、LiNiO2/C、LiMn2O4/C和LiFe2O4/C等薄膜异质结的磁性规律及机制;(2)本项目拟通过室温电场(无电流)驱动Li+在LiCoO2/C、LiNiO2/C、LiMn2O4/C和LiFe2O4/C等薄膜异质结界面两侧往复迁移的方式,来调控氧化物的结构、离子的价态和磁矩,达到电场(无电流)非易失性、可逆、循环调控薄膜磁性的目的,并揭示电场(无电流)调控磁性的机理。旨在提供一个可通向低功耗电子学和自旋电子学的新选择。

结项摘要

对电控磁性能进行了调研综述研究。由结构和成分不同的材料形成的界面具有与电荷和自旋相关联的可控性能。在电场或电压作用下,界面处的易迁移的离子会受到驱动而发生往复迁移,可能会导致由磁性材料和非磁性材料组成的异质结界面处的局域结构、离子价态和磁矩发生变化。这为调节薄膜材料的磁性能提供途径。本项目研究了基于电场驱动Li离子迁移的电场调控氧化物薄膜的磁性能,具体研究在常规的Li离子电池的阳极材料和阴极材料形成的异质结中实现电场调控磁性能,具体研究基于电场驱动Li离子迁移在氧化铁异质结中实现电场调控磁性能。本项目鉴于Li离子与H离子的相似性,依据基于电场驱动Li离子迁移的实验中获得的数据,延伸研究了基于电场驱动H离子迁移的电调控磁性能,并逐步涉及到电流对磁性能的调控,以及理论分析异质结极化界面的形成机制,以期开始逐步深入理解界面发生的事情。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Observation on Volatile and Nonvolatile Magnetic Reversions Mediated by Electric Current in Highly Conductive Gd3Fe5O12
高导 Gd3Fe5O12 中电流介导的挥发性和非挥发性磁反转的观察
  • DOI:
    10.1021/acs.jpcc.2c00311
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    The Journal of Physical Chemistry C
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xue Ren;Liang Liu;Wei Huang;Shaoqing Ren;Jinru Si;Weikang Liu;Bin Cui;Bin Cheng;Hongwei Qin;Jifan Hu
  • 通讯作者:
    Jifan Hu
Field-free switching of magnetization induced by spin–orbit torque in Pt/CoGd/Pt thin film
Pt/CoGd/Pt 薄膜中自旋轨道扭矩引起的磁化强度的无场切换
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2022-06
  • 期刊:
    Applied Physics Letters
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Xue Ren;Liang Liu;Bin Cheng;Weikang Liu;Ruiyue Chu;Tingting Miao;Taiyu An;Guangjun Zhou;Bin Cui;Jifan Hu
  • 通讯作者:
    Jifan Hu
Magnetic properties regulation by electric-field for α-Fe2O3/LiTaO3 thin film at room temperature
α-Fe2O3/LiTaO3 薄膜室温磁性能调控
  • DOI:
    10.1016/j.tsf.2021.138769
  • 发表时间:
    2021-08
  • 期刊:
    Thin Solid Films
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Bin Cheng;Xing Liu;Weikang Liu;Tingting Miao;Jifan Hu
  • 通讯作者:
    Jifan Hu
Electrical Control of Magnetism through Proton Migration in Fe3O4/Graphene Heterostructure
Fe3O4/石墨烯异质结构中质子迁移对磁性的电控制
  • DOI:
    10.1021/acs.nanolett.2c00838
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Nano Letters
  • 影响因子:
    10.8
  • 作者:
    Weikang Liu;Liang Liu;Bin Cheng;Hongwei Qin;Guangjun Zhou;Bin Cui;Jifan Hu
  • 通讯作者:
    Jifan Hu
Progress in electric field control of magnetism: Materials, mechanisms, and devices
磁电场控制研究进展:材料、机制与器件
  • DOI:
    10.1360/tb-2021-0034
  • 发表时间:
    2021-06
  • 期刊:
    Chinese Science Bulletin
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Bin Cui;Bin Cheng;Jifan Hu
  • 通讯作者:
    Jifan Hu

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  • 发表时间:
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  • 作者:
    李乐;廖琪;曹晨;唐双阳;丁德馨;袁亚丽;成彬;戴仲然;马丹丹;卢炜;侯少岩
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    侯少岩

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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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