铁纳米结构原位原子尺度形变机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51501132
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0101.金属材料设计、计算与表征
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

The extensive applications of nano-technology and nano-devices may offer solutions to our environmental issues and energy crisis. To better design and build nano-devices, key steps were the ability to reveal the microscopic deformation mechanisms in nano-structures. Nonetheless, due to the limitation of the experimental techniques, the majority of the deformation mechanisms in single Fe nano-structures are based on theoretical studies, while the experimental evidence is still lacking. Employing the in-situ transmission electron microscopy, this project aims to reveal the real-time atomic-scale microstructural evolution and fracture process of single Fe nano-structures under external mechanical stress. Firstly, the structures and compositions of single Fe nano-structures will be studied by scanning electron microscopy and various transmission electron microscopy (TEM) techniques including the selected-area electron diffraction, high resolution TEM, energy dispersive spectroscopy, and electron energy loss spectroscopy, etc. In subsequence, the dynamic deformation process of single Fe nano-structures will be characterized by the in-situ high resolution TEM. In combination with the first-principles calculation or (and) molecular dynamics simulation, our results may facilitate better understanding of the mechanical behaviors in single Fe nano-structures, and thus provide references for their potential applications in nano-devices.
纳米技术与纳米器件的广泛应用有可能从根本上解决人类面临的环境污染、能源紧缺等重大问题。合理设计与构筑纳米器件需要建立在对纳米结构微观力学形变机制澄清的基础上。然而,由于技术及实验条件的限制,研究人员对单一铁纳米结构形变机制的认识很大程度上还借助于理论手段,缺乏直接的实验证据。本课题提出运用原位透射电子显微技术,实时表征单一铁纳米结构在外界应力作用下原子尺度结构演变以及断裂、失效方式等。拟先利用扫描电子显微技术以及透射电子显微技术,包括选区电子衍射、高分辨像、X射线能量色散谱、电子能量损失谱等,对单一铁纳米结构进行微结构及成分分析。其次,利用原位高分辨透射电子显微技术对其原子尺度的力学响应进行表征,并结合第一性原理计算或者(以及)分子动力学模拟,研究单一铁纳米结构的微观形变机制。课题研究结果将为单一铁纳米结构在器件中的潜在应用提供力学参考。

结项摘要

纳米技术与纳米器件的广泛应用有可能从根本上解决人类面临的环境污染、能源紧缺等重大问题。合理设计与构筑纳米器件需要建立在对纳米结构微观结构及其力学形变机制澄清的基础上。本项目利用透射电子显微技术,包括选区电子衍射、高分辨像、X射线能量色散谱、电子能量损失谱等,对体心立方Fe纳米结构进行微结构表征及成分分析;并结合原位电子显微技术及理论计算(分子动力学模拟等)研究其原子尺度的力学形变机制。项目的主要进展如下:(1)针对单一Fe纳米颗粒进行结构及成分分析,通过电子衍射与电子能量损失谱相结合确定纳米颗粒具有Fe/Fe3O4的核壳结构,随后,对纳米颗粒在高温下的原子尺度结构演变进行实时观察与表征。通过实验及理论计算首次揭示了O原子在Fe纳米颗粒中的“嵌入“及“脱嵌“路径,研究结果为理解Fe纳米颗粒的微观结构及结构性能调控提供基础。利用上述方法研究其他金属(包括体心立方金属Mo)的氧化及金属氧化物的可控制备;(2)在透射电镜中有效去除Fe纳米线表面的氧化物,通对施加应力,首次实时观察到单一亚10纳米Fe纳米线的原子尺度形变机制,并将该方法推广应用于研究Ag、Ni纳米线的力学形变机理。上述研究成果将为相关纳米器件的构筑提供借鉴。本项目顺利完成了申请书所提出的主要研究内容,相关后续研究工作在进一步开展之中。

项目成果

期刊论文数量(24)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Surface-dependent formation of Zn clusters in ZnO single crystals by electron irradiation
电子辐照在 ZnO 单晶中表面依赖性形成 Zn 簇
  • DOI:
    10.1103/physrevmaterials.2.060402
  • 发表时间:
    2018-06-19
  • 期刊:
    PHYSICAL REVIEW MATERIALS
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Jia, Shuangfeng;Li, Lei;Wang, Jianbo
  • 通讯作者:
    Wang, Jianbo
Regulation of argon ion beam on BaO-TiO2-SiO2 glass properties
氩离子束对BaO-TiO2-SiO2玻璃性能的调控
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Chinese Electron Microscopy Society
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wang Xiaohui;Sheng Huaping;Liu Huihui;Jia Shuangfeng;Zheng He;Wang Jianbo
  • 通讯作者:
    Wang Jianbo
Effect of substrate roughness on c-oriented AlN thin films
衬底粗糙度对C取向AlN薄膜的影响
  • DOI:
    10.1063/1.3068309
  • 发表时间:
    2009-01-15
  • 期刊:
    JOURNAL OF APPLIED PHYSICS
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Artieda, Alvaro;Barbieri, Michela;Muralt, Paul
  • 通讯作者:
    Muralt, Paul
Three-dimensional structures of magnesium nanopores
镁纳米孔的三维结构
  • DOI:
    10.1088/0957-4484/27/12/125603
  • 发表时间:
    2016-02
  • 期刊:
    Nanotechnology
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Wu Shujing;Zheng He;Jia Shuangfeng;Sheng Huaping;Cao Fan;Li Lei;Hu Shuaishuai;Zhao Penghui;Zhao Dongshan;Wang Jianbo
  • 通讯作者:
    Wang Jianbo
金属氧化物畴结构的静态及动态表征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    电子显微学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郑赫;贾双凤;刘辉辉;胡帅帅;曹凡;赵鹭鹭;盛华平;李露颖;赵东山;王建波
  • 通讯作者:
    王建波

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其他文献

钠钨青铜的制备与电子显微学表征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    王建波
低维材料原子尺度动态结构演变
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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    电子显微学报
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    王建波
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  • DOI:
    10.3969/j.issn.1000-6281.2019.06.006
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    电子显微学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    彭胜;赵培丽;李雷;张莹;蒋仁辉;吴江兵;王正洲;贾双凤;郑赫;王建波
  • 通讯作者:
    王建波
CuO纳米线中的取向畴
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    电子显微学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曹凡;贾双凤;刘曦;刘宇峰;郑赫;王建波
  • 通讯作者:
    王建波
MoO_3纳米带在外场作用下的相变
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    电子显微学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵鹏辉;曹凡;贾双凤;郑赫;王建波;赵东山
  • 通讯作者:
    赵东山

其他文献

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郑赫的其他基金

耐热镁合金高温力学行为的多尺度原位研究
  • 批准号:
    12374014
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
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二维过渡金属二硫属化物亚埃尺度原子结构和电子结构表征与演变
  • 批准号:
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    2020
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    面上项目
低维面心立方金属微观力学形变机制的原位研究
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    11674251
  • 批准年份:
    2016
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    69.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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相似海外基金

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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

        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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