基于Ni-Mn-Sn磁性记忆合金薄膜的太赫兹波调控研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51871083
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    谭昌龙
  • 依托单位：
    哈尔滨理工大学
  • 学科分类：
    E0110.金属生物与仿生材料
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Terahertz (THz) technology has attracted considerable attention due to its potential in the field such as bioimaging, high-sensitive sensing and high-speed communication. However, the lack of high performance THz modulation device is the main bottleneck currently. In this project, the new idea for developing the new THz functional device with high performance is proposed. It is mainly dependent on that the dielectric properties and shape of Ni-Mn-Sn magnetic shape memory alloy thin films can be controlled and modulated under an extra magnetic field. Ni-Mn-Sn alloy thin films are designed and prepared. Then the influence of the fabrication technique on the uniformity and surface morphology of the thin films is investigated to obtain the principle for designing the uniformity and surface smoothness thin films with the martensitic transformation temperature near the room temperature. Based on that, then the THz properties of the martensite and austenite of Ni-Mn-Sn alloy films are studied. The effect of the martensitic transformation on the THz properties and its mechanism are explained. Moreover, the martensitic transformation behavior under magnetic field and its influence on the THz properties are investigated, to reveal the modulation and its mechanism of magnetic field on THz properties of thin films. Furthermore, the metamaterials devices based on Ni-Mn-Sn alloy thin films are designed and prepared, and the internal relationships between the structure of device and the modulation of THz properties are illustrated. Finally, the principle for design and fabrication technique of high performance THz metamaterials functional device based on Ni-Mn-Sn alloy thin film are presented. The research mentioned above provide theoretical guidance for developing the new THz active control functional device.
太赫兹技术在生物成像、高灵敏传感和高速通信等领域有着重要的应用前景，然而缺乏高性能的太赫兹调控功能器件是制约其发展的主要瓶颈。本项目提出利用Ni-Mn-Sn磁性记忆合金薄膜在外磁场作用下，其介电性质和材料形状同时可调的特点，开发高性能的太赫兹功能器件的新思路。本项目拟从Ni-Mn-Sn薄膜设计与制备入手，研究制备工艺对薄膜成分均匀性及表面形貌的影响规律，制备马氏体相变温度位于室温的高质量薄膜；研究母相与马氏体相的太赫兹特性，阐明马氏体相变对太赫兹性能的调控规律及微观机制；研究磁场作用下马氏体相变行为及其对薄膜太赫兹性能的影响规律，揭示磁场对薄膜太赫兹性能的调控规律及机制；设计和制备基于Ni-Mn-Sn薄膜的超材料器件，阐明器件结构与太赫兹调控性能的内在联系，确定获得高性能Ni-Mn-Sn薄膜太赫兹超材料功能器件的设计准则及制备工艺，为发展新型高性能太赫兹主动控制功能器件奠定基础。

结项摘要

太赫兹技术在生物成像、高灵敏传感和高速通信等领域有着重要的应用前景，然而缺乏高性能的太赫兹调控功能器件是制约其发展的主要瓶颈。本项目提出利用Ni-Mn-Sn磁性记忆合金薄膜在外磁场作用下，其介电性质和材料形状同时可调的特点，开发宽调谐范围、高调制深度和速度的太赫兹功能器件的新思路。首先从Ni-Mn-Sn合金薄膜成分设计与制备入手，研究了制备工艺对薄膜成分均匀性及表面形貌的影响规律，制备出了工作相变温度在室温的高质量薄膜，对并合金薄膜的马氏体相变行为、磁性及力学性能等性质进行了系统研究。在此基础上，以Ni-Mn-Sn基磁性记忆合金薄膜为原型材料，研究了母相与马氏体相的太赫兹特性，阐明了马氏体相变对太赫兹性能的调控规律及微观机制；特别是，研究了磁场作用下马氏体相变行为及其对Ni-Mn-Sn合金薄膜太赫兹性能的影响规律，揭示了磁场对薄膜太赫兹性能的调控规律及机制；进一步，基于磁驱马氏体相变特性，设计并开发了动态可调谐偏振转换器、双功能可调谐的太赫兹吸收器等一系列太赫兹功能器件，为发展新型高性能太赫兹主动控制功能器件奠定基础。

项目成果

期刊论文数量（15）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（2）
Screening for shape memory alloys with narrow thermal hysteresis using combined XGBoost and DFT calculation
使用 XGBoost 和 DFT 组合计算筛选具有窄热滞的形状记忆合金
  • DOI：
    10.1016/j.commatsci.2022.111519
  • 发表时间：
    2022-08
  • 期刊：
    Computational Materials Science
  • 影响因子：
    3.3
  • 作者：
    Xiaohua Tian;Liwen Zhou;Kun Zhang;Qiu Zhao;Hongxing Li;Dingding Shi;Tianyou Ma;Cheng Wang;Qinlong Wen;Changlong Tan
  • 通讯作者：
    Changlong Tan
Investigation on phase structure and magnetic properties of high-temperature Ni-Pt-Co-Mn-Sn magnetic shape memory alloys by first-principles calculations
第一性原理计算研究高温Ni-Pt-Co-Mn-Sn磁性形状记忆合金的相结构和磁性能
  • DOI：
    10.1016/j.commatsci.2021.110748
  • 发表时间：
    2021-11
  • 期刊：
    Computational Materials Science
  • 影响因子：
    3.3
  • 作者：
    Binglun Han;Changlong Tan;Lei Zhao;Wenbin Zhao;Tianyou Ma;Cheng Wang;Kun Zhang;Xiaohua Tian
  • 通讯作者：
    Xiaohua Tian
Strain Engineering in Ni-Co-Mn-Sn Magnetic Shape Memory Alloys: Influence on the Magnetic Properties and Martensitic Transformation.
Ni-Co-Mn-Sn 磁性形状记忆合金的应变工程：对磁性和马氏体相变的影响。
  • DOI：
    10.3390/ma15175889
  • 发表时间：
    2022-08-26
  • 期刊：
    Materials (Basel, Switzerland)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
  • 通讯作者：
Multifunctional and dynamically tunable terahertz metamaterials based on TiNi shape memory alloy films with a simple design
基于TiNi形状记忆合金薄膜的多功能、动态可调太赫兹超材料，设计简单
  • DOI：
    10.1016/j.rinp.2021.104165
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Results in Physics
  • 影响因子：
    5.3
  • 作者：
    Changlong Tan;Juan Liu;Xiaohua Tian;Jiachen Zhu;Kun Zhang
  • 通讯作者：
    Kun Zhang
Computation-guided design of Ni-Mn-Sn ferromagnetic shape memory alloy with giant magnetocaloric effect and excellent mechanical properties and high working temperature via multi-element doping.
通过多元素掺杂计算引导设计具有巨磁热效应、优异机械性能和高工作温度的Ni-Mn-Sn铁磁形状记忆合金。
  • DOI：
    10.1021/acsami.9b08640
  • 发表时间：
    2019-09
  • 期刊：
    ACS Applied Materials & Interfaces
  • 影响因子：
    9.5
  • 作者：
    Kun Zhang;Changlong Tan;Wenbin Zhao;Erjun Guo;Xiaohua Tian
  • 通讯作者：
    Xiaohua Tian

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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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