共掺离子对掺钕氟化锶激光晶体的团簇结构影响及其物理机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61905289
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0509.光学和光电子材料
  • 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

High-repetition-rate high-power ultrafast laser is the latest frontier of international laser technologies. It is the technological high point which attracts the world's attention to dedicate, chase and compete. As one of the key factors, it is urgent to develop new laser gains with high thermal conductivity and broadband photoluminescence. The neodymium-doped alkaline earth fluoride crystal has excellent comprehensive properties, and the spectral and laser performance could be manipulated by codoping of Y3+, La3+ and Gd3+, which is considered as a potential candidate for generation of high-repetition-rate ultrafast lasers. The project focuses on the rare earth clusters study in neodymium doped SrF2 crystal. The first principles calculation and synchrotron radiation x-ray absorption fine structure were utilized to study the influence and manipulation of neodymium clusters by codoping of Y3+, La3+ and Gd3+ ions, and the related mechanisms. Taking the artificial designing of new crystals into consideration, the manipulated lanthanide clusters were combined with the characters of the photoluminescence, and a qualitative or semi-quantitative physical model of the composition, rare earth clusters and photoluminescence properties would be established. The solid support of designing and accelerating the development of new high-repetition-rate high-power ultrafast laser crystals was expected.
重频高功率超快激光是国际激光技术的最新研究前沿,而发展兼具高热导率和宽光谱特性的新型激光增益介质是其关键核心之一。掺钕碱土氟化物晶体综合性能优异,通过共掺Y3+、La3+、Gd3+等离子,可以实现光谱和激光性能的调控,被认为有潜力实现重频超快激光输出。然而,共掺离子的调控机制尚不明确,本项目以掺钕氟化锶晶体为研究对象,第一性原理计算和同步辐射XAFS谱联立解析稀土离子团簇结构,研究共掺离子Y3+、La3+、Gd3+对激活离子Nd3+团簇结构的影响及其物理机制,获得共掺离子调控激活离子团簇结构的规律性认识。在此基础上,结合Nd3+:SrF2晶体光谱性能随共掺离子种类、掺杂浓度等的变化特征,建立钕离子掺杂氟化锶晶体组分构成、团簇结构与光谱性能的定性或半定量关系模型,在一定范围内实现激光晶体材料的人工设计和按需定制,面向重频高功率超快激光技术,为新型激光晶体材料的探索和加速研制提供理论支撑。

结项摘要

面向重频超快激光技术发展新需求,本项目系统开展了Nd,R:SrF2激光晶体的团簇结构、光谱性能及其相互关系的研究工作,主要取得了以下三个方面的进展:(1)研究发现了三价稀土离子掺杂碱土氟化物晶体立方亚晶格和四角反棱柱结构团簇相对稳定性判据及其演化特征,为该类晶体材料的组分/结构设计提供了有力保障。(2)研究厘清了共掺离子Y、La、Gd对钕离子团簇结构特征的影响,揭示了晶格畸变和静电作用耦合竞争决定了团簇结构特征,从电子结构层面进一步指出,键的杂化强度决定了该结构特征。(3)研究明确了Nd,R:SrF2晶体团簇结构与光谱性能的对应关系,结合晶体组分与结构,初步建立了Nd,R:SrF2晶体组成、结构与光谱性能的相互关系,为新型宽光谱激光材料的研发提供了参考和指导。本项目申请发明专利1项,并已获得授权;发表标注受本项目资助的SCI论文16篇;招收、培养研究生3名。

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Luminescence tuning of Ce~(3+), Pr~(3+) activated (Y,Gd)AGG system by band gap engineering and energy transfer
带隙工程和能量转移对 Ce~(3 )、Pr~(3 ) 激活 (Y,Gd)AGG 体系的发光调谐
  • DOI:
    10.1016/i.ire.2020.01.001
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    JOURNAL OF RARE EARTHS
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Ou Yiyi;Zhou Weijie;Ma Fengkai;Liu Chunmeng;Zhou Rongfu;Su Fang;Huang Yan;Dorenbos Pieter;Liang Hongbin
  • 通讯作者:
    Liang Hongbin
Revisiting the self-termination effect of erbium based near 3 μm mid-infrared lasers
重新审视铒基近 3 μm 中红外激光器的自终止效应
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Journal of Luminescence
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Wang Yunfei;Ma Fengkai;Zhang Zhen;Wang Yangxiao;Wu Qinghui;Liu Jingjing;Liu Jie;Chen Zhenqiang;Su Liangbi
  • 通讯作者:
    Su Liangbi
Clusters modification for tunable photoluminescence in Nd3+:SrF2 crystal
Nd3:SrF2 晶体中可调谐光致发光的团簇修饰
  • DOI:
    10.1016/j.jallcom.2021.162913
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Journal of Alloys and Compounds
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Fengkai Ma;Haiqiong Zhou;Qinyu Tang;Liangbi Su;Mingjie Zhang;Peixiong Zhang;Hao Yin;Zhen Li;Qitao Lv;Zhenqiang Chen
  • 通讯作者:
    Zhenqiang Chen
Enhanced thermal stability and afterglow performance in Sr2Ga2−xAlxSiO7:Ce3+ phosphors via band gap tailoring
通过带隙调整增强 Sr2Ga2·xAlxSiO7:Ce3 荧光粉的热稳定性和余辉性能
  • DOI:
    10.1016/s2666-5247(20)30172-5
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Inorganic Chemistry Frontiers
  • 影响因子:
    7
  • 作者:
    Rongfu Zhou;Fengkai Ma;Yunlin Yang;Tingting Deng;Jingwei Li;Hongting Zhao;Jie Sheng;Qi Peng
  • 通讯作者:
    Qi Peng
The host driven local structures modulation towards broadband photoluminescence in neodymium-doped fluorite crystal
掺钕萤石晶体中主体驱动局部结构调制宽带光致发​​光
  • DOI:
    10.1016/j.optmat.2021.111322
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Optical Materials
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Fengkai Ma;Peixiong Zhang;Liangbi Su;Hao Yin;Zhen Li;Qitao Lv;Zhenqiang Chen
  • 通讯作者:
    Zhenqiang Chen

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其他文献

Pr, R3+: SrF2(R=Y, Gd)激光晶体光谱性能的研
  • DOI:
    10.15541/jim20160671
  • 发表时间:
    2017-08-29
  • 期刊:
    Journal of Inorganic Materials
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    鞠强文;梅炳初;于浩;钱小波;王静雅;马凤凯;苏良碧
  • 通讯作者:
    苏良碧
Spectral Properties of Pr, R3+: SrF2(R=Y, Gd) Laser Crystals
Pr, R3 : SrF2(R=Y, Gd) 激光晶体的光谱特性
  • DOI:
    10.15541/jim20160671
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    无机材料学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    鞠强文;梅炳初;于浩;钱小波;王静雅;马凤凯;苏良碧
  • 通讯作者:
    苏良碧

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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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