同步辐射研究笼状团簇TMSi12（TM=Mn,Fe,W）的结构和性能

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基本信息

  • 批准号：
    10979044
  • 项目类别：
    联合基金项目
  • 资助金额：
    35.0万
  • 负责人：
    孙治湖
  • 依托单位：
    中国科学技术大学
  • 学科分类：
    A3204.合肥同步辐射
  • 结题年份：
    2012
  • 批准年份：
    2009
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2010-01-01 至2012-12-31

项目摘要

以富勒烯C60为标志的笼状团簇的发现触发了人们研究Si分子团簇的热潮，但单独的Si团簇中由于存在大量的悬键而极不稳定。若在Si团簇中封装入过渡金属(TM)原子，则能形成一种稳定的笼状团簇TMSin，有望在下一代微电子甚至自旋电子中得到应用。实验上制备出稳定的TMSin团簇，确定其尺寸、几何构型、TM元素种类与团簇的电、磁性能的关系，是当前需要解决的重要问题。本项目拟利用脉冲激光沉积(PLD)方法制备出具有良好稳定性的TMSi12（TM= Mn,Fe,W）团簇薄膜，综合利用各种同步辐射谱学(XAFS、XMCD、XPS等)方法和相应的理论计算，研究各团簇中TM原子局域结构、价态与电子结构、磁性TM原子的电子自旋状态，结合第一性原理计算的稳定构型、电子结构和磁学性质，阐明TMSi12团簇的电、磁性能随过渡金属种类、几何构型的演化及其稳定性机理，为其在Si基微电子器件中的应用提供物理基础。

结项摘要

综合利用利用基于第一性原理密度泛函(DFT)理论计算和多种化学、物理实验方法，研究了一系列WSin、贵金属团簇和镶嵌在氧化物基质材料中的过渡金属(TM)团簇，并利用同步辐射原位XAFS技术对一些团簇在制备和形成甚至后期处理过程中的物种变化、原子和电子结构演变及性能变化展开了研究。对WSin (n=2-14) 团簇的DFT计算表明，在n =12时才能形成高对称性的笼状团簇，此时满足价电子为58的满壳层结构，而在其他尺寸时，形成的最稳定团簇构型都不是笼状的而是一种开放式的结构。对W掺杂降低VO2金属-绝缘体相变(MIT)温度的机理研究表明，在较低的W浓度下，W倾向于与VO2基体材料形成一种具有较高对称性的团簇结构，它们作为相变核的形式存在于VO2晶格中；随着W掺杂含量的升高这一W-VO2的晶格经历应变、扩张和稳定的动力学过程，最终驱使单斜的VO2转变成四方相的晶格。发展了一种简单、方便、易控的湿化学方法来制备不同尺寸的Au团簇，原位同步辐射XAFS测量表明本方法的成功有两个重要因素，第一是前驱AuClPPh3在乙醇中的低溶解性使溶液中的前驱浓度保持为一个常量，第二是利用弱还原剂硼烷-叔丁基胺降低从前驱到Au(0)的还原速率。研究了溶剂交换引起的Au13(SR)4(PPh3)4团簇的结构转变，发现当溶剂从乙醇变换为正己烷时，正己烷与硫醇(SR)分子间的相互作用导致硫醇分子从团簇表面迅速脱离，团簇通过重新组合和结构重排，发生从二十面体到立方八面体的结构转表，团簇整体的电子结构也从类分子的半导体特性转变为金属性。此外，还利用脉冲激光沉积方法制备出过渡金属TM 元素(如Cu、Co、Mn等)掺杂的高质量ZnO、NiO基氧化物稀磁半导体薄膜材料。研究了其中TM元素离子的金属团簇的形成对材料的电子结构、磁学性能等的影响。

项目成果

期刊论文数量（11）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Unraveling Metal-insulator Transition Mechanism of VO2 Triggered by Tungsten Doping
揭示钨掺杂引发的VO2金属-绝缘体转变机制
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Scientific Reports
  • 影响因子：
    4.6
  • 作者：
    Tan, Xiaogang;Wu, Changzheng;Xie, Yi;Wei, Shiqiang;Yao, Tao;Long, Ran;Sun, Zhihu;Feng, Yajuan;Cheng, Hao;Yuan, Xun;Zhang, Wenqing;Liu, Qinghua
  • 通讯作者：
    Liu, Qinghua
Hexane-Driven Icosahedral to Cuboctahedral Structure Transformation of Gold Nanoclusters
己烷驱动的金纳米团簇从二十面体到立方八面体结构的转变
  • DOI：
    10.1021/ja306923a
  • 发表时间：
    2012-10-31
  • 期刊：
    JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY
  • 影响因子：
    15
  • 作者：
    Li, Yuanyuan;Cheng, Hao;Wei, Shiqiang
  • 通讯作者：
    Wei, Shiqiang
Improving Photoelectrochemical Water Splitting Activity of TiO2 Nanotube Arrays by Tuning Geometrical Parameters
通过调整几何参数提高 TiO2 纳米管阵列的光电化学水分解活性
  • DOI：
    10.1021/jp300552s
  • 发表时间：
    2012-04-26
  • 期刊：
    JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C
  • 影响因子：
    3.7
  • 作者：
    Liang, Suzhen;He, Jingfu;Wei, Shiqiang
  • 通讯作者：
    Wei, Shiqiang
Ni-Doped Overlayer Hematite Nanotube: A Highly Photoactive Architecture for Utilization of Visible Light
掺杂镍覆盖层赤铁矿纳米管：一种利用可见光的高光敏结构
  • DOI：
    10.1021/jp306738e
  • 发表时间：
    2012-11-15
  • 期刊：
    JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C
  • 影响因子：
    3.7
  • 作者：
    Cheng, Weiren;He, Jingfu;Wei, Shiqiang
  • 通讯作者：
    Wei, Shiqiang
Impurity Concentration Dependence of Optical Absorption for Phosphorus-Doped Anatase TiO2
磷掺杂锐钛矿型 TiO2 光吸收的杂质浓度依赖性
  • DOI：
    10.1021/jp200287n
  • 发表时间：
    2011-04
  • 期刊：
    Journal of Physical Chemistry C
  • 影响因子：
    3.7
  • 作者：
    Peng, Yanhua;Wei, Shiqiang;He, Jingfu;Liu, Qinghua;Sun, Zhihu;Yan, Wensheng;Pan, Zhiyun;Wu, Yanfei;Liang, Suzhen;Cheng, Weiren
  • 通讯作者：
    Cheng, Weiren

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其他文献

用XANES研究Ga1-xMnxN稀磁半导体
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  • DOI：
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  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
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  • 影响因子：
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  • 通讯作者：
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  • 发表时间：
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  • DOI：
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  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    中国科学技术大学学报，已录用
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    韦世强;孙治湖;潘志云;闫文盛
  • 通讯作者：
    闫文盛

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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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