拓扑绝缘体纳米材料的制备、显微结构及输运性能的研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    11174244
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    75.0万
  • 负责人：
    王勇
  • 依托单位：
    浙江大学
  • 学科分类：
    A2001.凝聚态物质结构、相变和晶格动力学
  • 结题年份：
    2015
  • 批准年份：
    2011
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2012-01-01 至2015-12-31

项目摘要

拓扑绝缘体为近几年发现的一种新的材料体系，由于其具有非常奇异的物理性能和广泛的应用前景，日前已成为国内外物理，材料，化学等领域科学家聚焦的热点。国际上关于拓扑绝缘体块体、外延薄膜相关的实验工作开展已有4余年，但对拓扑绝缘纳米材料的研究还刚刚起步，本项目契合此领域国际发展的趋势，拟利用先进的透射电镜技术对拓扑绝缘纳米材料的生长，掺杂，显微结构及性能进行系统的研究。本项目的成功将会极大的推进拓扑绝缘体实验工作的进展并为拓扑绝缘材料将来在自旋电子器件和量子计算机中的可能应用打下坚实的实验基础。更重要的是，通过本项目获得的高性能拓扑绝缘体材料可以作为一个独特的载体去创造和研究那些在自然界中尚未观察到但对科学发展非常重要的新型粒子，对人们了解自然，探索宇宙有着重大的意义。

结项摘要

拓扑绝缘体为近几年发现的一种新的材料体系，由于其具有非常奇异的物理性能和广泛的应用前景，日前已成为国内外物理，材料，化学等领域科学家聚焦的热点。本项目契合此领域国际发展的趋势，主要通过溶剂热、化学气相沉积和分子束外延方法制备Bi2Te3、Bi2Se3以及Sb2Te3等二元、掺杂三维拓扑绝缘体纳米材料，利用先进的电子显微学技术与方法对拓扑绝缘纳米材料的生长，显微结构及性能进行系统研究，为拓扑绝缘体成分、结构对性能的调控提供强有力的实验依据。主要工作与成果如下：.（1）通过对溶剂热及化学气相沉积方法生长条件的调控，我们成功制备出无衬底、平行/垂直衬底的Bi2Te3/Bi2Se3纳米结构的生长，并确定其表面为动力学因素导致的(015)/(01-4)相关晶面。.（2）通过Na、Se、Sb、Te等元素的掺杂调控Bi2Te3/Bi2Se3体态载流子浓度，实现了n型/p型的转变；并通过调节背栅极电压实现对掺杂Bi2Te3体系费米能级的调控。.（3）发展了一种联用电子背散射衍射与聚焦离子束加工仪的方法，成功制备出具有特定取向的透射电镜样品，利用ChemiSTEM球差透射电镜实现了Bi2Te3等三维拓扑绝缘体的原子级别元素分析。.（4）原子级别的元素分析揭示了在Bi2Te3体内被忽略的7层缺陷，并证实其堆垛顺序为Te-Bi-Te-Bi-Te-Bi-Te；对于三元体系Bi2SexTe3-x (x=1, 2)体系中，中间层取代原则只适用于Bi2SeTe2。.（5）在Cr、Fe等磁性元素的掺杂Bi2Te3/Bi2Se3拓扑绝缘体材料体系引入额外磁学性质，并实现了表面对磁性的调控；显微研究证明，在这些体系中主要存在Sb-on-Bi，Cr-on-Bi，Fe-on-Bi缺陷。.本工作对拓扑绝缘体纳米材料的本征缺陷及元素掺杂引入缺陷的研究可为拓扑绝缘体纳米材料体内载流子状态、拓扑性能的调控提供更为直观的证据；极大的推进拓扑绝缘体实验工作的进展并为拓扑绝缘材料将来在自旋电子器件和量子计算机中的可能应用打下坚实的实验基础。

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（0）
Surface-Dominated Conduction in a 6 nm thick Bi2Se3 Thin Film
6 nm 厚 Bi2Se3 薄膜中的表面主导传导
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    Nano Letters
  • 影响因子：
    10.8
  • 作者：
    Yabin Fan;Xufeng Kou;Murong Lang;Yong Wang
  • 通讯作者：
    Yong Wang
Crossover from 3D to 2D Quantum Transport in Bi2Se3/In2Se3
Bi2Se3/In2Se3 中 3D 量子传输到 2D 量子传输的交叉
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    Nano Letters
  • 影响因子：
    10.8
  • 作者：
    Yanfei Zhao; Yong Wang; Jian Wang
  • 通讯作者：
    Jian Wang
Evidence of the two surface states of (Bi0.53Sb0.47)2Te3 films grown by van der Waals epitaxy
范德华外延生长的 (Bi0.53Sb0.47)2Te3 薄膜的两种表面态的证据
  • DOI：
    10.1038/srep03406
  • 发表时间：
    2013-12-03
  • 期刊：
    Scientific Reports
  • 影响因子：
    4.6
  • 作者：
    He, Liang;Kou, Xufeng;Lang, Murong;Choi, Eun Sang;Jiang, Ying;Nie, Tianxiao;Jiang, Wanjun;Fan, Yabin;Wang, Yong;Xiu, Faxian;Wang, Kang L.
  • 通讯作者：
    Wang, Kang L.
Direct atom by atom chemical identification of nanostructures and defects of topological insulators
纳米结构和拓扑绝缘体缺陷的直接原子化学识别
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    Nano Letters
  • 影响因子：
    10.8
  • 作者：
    姜颖;王勇
  • 通讯作者：
    王勇
Vertical/Planar Growth and Surface Orientation of Bi2Te3 and Bi2Se3Topological Insulator Nanoplates
Bi2Te3 和 Bi2Se3 拓扑绝缘体纳米板的垂直/平面生长和表面取向
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    Nano Letters
  • 影响因子：
    10.8
  • 作者：
    Ying Jiang;Yong Wang
  • 通讯作者：
    Yong Wang

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其他文献

希土類モリブデン酸塩系ガラスの結晶化における自己微粉化現象の解明
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希土類モリブデン酸塩系ガラスの結晶化における自己微粉化現象
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  • 作者：
    王勇;本間　剛;小松高行
  • 通讯作者：
    小松高行
软件开发阶段成本分布研究 The Effort Distribution of Software Development Phases
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    --
  • 作者：
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  • 通讯作者：
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ダイズ圃場からの収穫期前後におけるN2O発生源の特定と土着ダイズ根粒菌混合菌株利用によるN2O発生削減
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  • 通讯作者：
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東亜文化的伝承与揚棄 (中国文, 共著)
东亚文化的传承与遗弃（中文文本，合着）
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2011
  • 期刊：
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王勇; 佐藤文子
  • 通讯作者：
    佐藤文子

其他文献

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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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