基于纳米晶二氧化钒薄膜Mott相变的三维全息显示系统的关键物理问题研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    11274062
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    93.0万
  • 负责人：
    吕昌贵
  • 依托单位：
    东南大学
  • 学科分类：
    A2206.微纳光学与光子学
  • 结题年份：
    2016
  • 批准年份：
    2012
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Three-dimentional(3D) holographic video display can present real 3D images through two-dimentional(2D) plane information, which will be of important application value in the fields of medical imaging, defense security, exhibition, etc. Its key physical problem is to achieve rapid spatial modulation to optical wave with high resolution. This project provides a new method to realize 3D holographic video display by using the Mott transition effect of nanocrystalline vanadium dioxide film. On the basis of analysing the controllable growth mechanism of fabricating large-area uniform nanocrystalline VO2 films，we study on the physical mechanism of the photo-induced Mott phase transition (PT) and effecs of electric field and tempreture on the photo-induced PT, and build the physical model of photo-induced PT under the external electric field; Then we design and fabricate nanoscale metal surface plasmon resonant structures to decrease the optical power threshold needed for the photo-induced PT and analyse the mechanism of effects of localized electric or magnetic field resonance enhancement on the photo-induced PT. Based upon the study on the respone of nanocrystalline VO2 films to large-area arbitrary optical patterns, we are to obtain rapidly updatable 2D refractive index modulation with high spatial resolution to realize spatial modulation to optical wave. Finally, combined with the computer-generated hologram, we will explore its application in the 3D holographic video display. The launch of this project will provide theoretical bases and experimental instructions for the application of VO2 in 3D holographic video display.
全息三维视频显示可以通过二维平面信息得到三维真实图像，在医疗成像、国防安全、展览展示等诸多领域具有重要的应用价值，其关键问题在于解决对光的快速高分辨空间调制。本项目提出了采用纳米晶VO2薄膜的Mott相变效应实现全息三维视频显示的新方法。我们首先在分析大面积均匀单层纳米晶VO2薄膜可控生长机理的基础上，研究其光致相变的物理机制以及外电场对光致相变的影响，建立在外电场作用下光致相变的物理模型；然后设计纳米局域表面等离子共振结构降低光致相变阈值，研究局域化的电场或者磁场共振增强对光致相变的影响机理；进而在研究纳米晶VO2薄膜对大面积任意光学图样响应基础上，实现可快速刷新的具有高分辨率的二维折射率调制来获得对光波的空间调制。最后结合计算全息理论，探索纳米晶VO2薄膜的空间相位调制在全息三维视频显示中的应用。该项目的开展将为应用VO2薄膜实现全息三维视频显示提供理论基础和实验指导。

结项摘要

全息三维视频显示可以通过二维平面信息得到三维真实图像，在医疗成像、国防安全、展览展示等诸多领域具有重要的应用价值，其关键问题在于解决对光的快速高分辨空间调制。我们提出了采用纳米晶VO2薄膜的 Mott 相变效应来实现全息三维视频显示的新概念。. 针对这一概念，我们首先选择了sol-gel法，通过甩膜并在N2气保护的环境下退火制备VO2多晶薄膜。通过优化实验条件，在镀有约1nm厚的浸润层Cr膜的Al2O3（0001）基底上对乙酰丙酮钒（vanadyl acetyl-acetonate）薄膜进行600oC 20分钟的退火，成功制备出了大面积均匀的单一晶态（001）的VO2多晶薄膜，薄膜的厚度可覆盖10nm至80nm，薄膜的晶粒尺寸约100nm；由于是多晶薄膜，晶粒的Mott相变不受周围晶粒的影响，其最高空间分辨率与晶粒的尺寸对应。其次，我们采用泵浦-探测技术发现这种纳米晶薄膜光致Mott相变响应非常迅速，响应时间约0.2ps。这种纳米晶VO2薄膜正好满足了动态光学调制系统的快速响应和高空间分辨率的要求。然后，我们建立了基于DMD数字反射镜阵列器件的动态任意光学图像生成系统。利用这种图样泵浦光可在纳米晶VO2薄膜上实现任意空间分布的相位调制。针对这种薄膜相变前后的两个状态，我们对计算全息图的二值化过程进行了优化。在G-S算法迭代过程中引入二值化，并进一步与直接二元搜索迭代相结合，提高了二值化全息光栅的质量。当这种纳米晶薄膜与各种金属等离子共振结构（金属纳米立方体、周期性金属圆盘对及V型金属光栅）相结合时，有利于改善VO2的光学响应特性，从而发现新的应用。我们利用薄膜上金属纳米立方体实现了荧光与拉曼信号的双重传感。最后，我们还探索了新型的卤化钙钛矿纳米材料，其吸收饱和的可调控性能好，调制度高。而且，激发态寿命可以调节，吸收波长可以覆盖蓝光到红光的可见区域，更适合作为动态全息光栅的薄膜材料。这是对动态三维全息材料的一种积极的探索。. 该项目的实施为动态可重构光学调制系统的进一步研究提供了重要的参考价值。

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）
Joint effect of ferromagnetic and non-ferromagnetic cations for adjusting room temperature ferromagnetism of highly luminescent CuNiInS quaternary nanocrystals.
铁磁和非铁磁阳离子的联合效应调节高发光 CuNiInS 四元纳米晶体的室温铁磁性。
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Nanotechnology
  • 影响因子：
    3.5
  • 作者：
    Xu; Shuhong;Lv; Changgui;Zhang; Ruohu;Cui; Yiping
  • 通讯作者：
    Yiping
A new type of graphene oxide and its application in laser devices
一种新型氧化石墨烯及其在激光器件中的应用
  • DOI：
    10.1016/j.optmat.2017.02.008
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Optical Materials
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Zhaozheng Wang;Yiping Cui;Jianhua Chang;Changgui Lu
  • 通讯作者：
    Changgui Lu
Tunable double-resonance dimer structure for surface-enhanced Raman scattering substrate in near-infrared region
近红外区表面增强拉曼散射基底的可调谐双共振二聚体结构
  • DOI：
    10.1364/prj.3.000313
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    Photonics Research
  • 影响因子：
    7.6
  • 作者：
    Zhengqing Qi; Jie Yao; Liangliang Zhao; Yiping Cui; C. G. Lu
  • 通讯作者：
    C. G. Lu
Coherent random lasing from liquid waveguide gain layer containing silica nanoparticles
来自含有二氧化硅纳米粒子的液体波导增益层的相干随机激光
  • DOI：
    10.1088/1612-2011/13/10/105002
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    Laser Physics Letters
  • 影响因子：
    1.7
  • 作者：
    Feng; Yangyang;Lu; Changgui;Hu; Guohua;Cui; Yiping
  • 通讯作者：
    Yiping
Size-dependent dual emission of Cu,Mn:ZnSe QDs: Controlling both emission wavelength and intensity.
Cu,Mn:ZnSe QD 尺寸相关的双发射：控制发射波长和强度。
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Luminescence
  • 影响因子：
    2.9
  • 作者：
    Dong; Renjie;Lv; Changgui;Wang; Chunlei;Cui; Yiping
  • 通讯作者：
    Yiping

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其他文献

1,3,4-噁二唑衍生物的双光子吸收
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    化学学报，64，2473-2478，2006
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    钱鹰;路志锋;吕昌贵;宋坤忠
  • 通讯作者：
    宋坤忠
以N为耦合中心多枝分子的双光子上转换荧光
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    物理化学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    钱鹰;吕昌贵;孟康;黄维;崔一平
  • 通讯作者：
    崔一平
2- 枝， 4- 枝和 8- 枝噁二唑衍生物的三光子吸收和三光子上转换荧光
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    高等学校化学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    朱晓勤;黄维;吉彦;吕昌贵;崔一平;钱鹰
  • 通讯作者：
    钱鹰
D-π-A型噁二唑衍生物多光子吸收和多光子荧光特性研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    光电子.激光
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    黄维;崔一平;钱鹰;吕昌贵;陈国庆;朱拓;刘畅
  • 通讯作者：
    刘畅
1,3,4-噁二唑衍生物的双光子吸收和双光子泵浦荧光
  • DOI：
    10.1101/2023.02.23.529680
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    化学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    林保平;钱鹰;路志锋;宋坤忠;崔一平;孙岳明;吕昌贵
  • 通讯作者：
    吕昌贵

其他文献

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AI技术路线图

吕昌贵的其他基金

基于介质纳米粒子阵列散射共振特征的光谱分辨研究
  • 批准号：
  • 批准年份：
    2022
  • 资助金额：
    55 万元
  • 项目类别：
    面上项目
基于表面等离激元混合波导中金属表面电子浓度分布调控的光调制特性研究
  • 批准号：
    11874107
  • 批准年份：
    2018
  • 资助金额：
    64.0 万元
  • 项目类别：
    面上项目
基于两级表面等离子共振增强结构的高灵敏度拉曼散射成像物理机制及制作工艺研究
  • 批准号：
    61007018
  • 批准年份：
    2010
  • 资助金额：
    20.0 万元
  • 项目类别：
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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  • 批准号：
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  • 批准年份：
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  • 资助金额：
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  • 项目类别：
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相似海外基金

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AI项目解读示例

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

        graph TD
          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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