用连续L10型合金纳米线的合成与生长控制来促进磁电量子技术的发展

This project proposed here aims to research the synthesis and growth-control mechanism of L10 type alloys inside multiwall carbon nanotubes deeply by the newly designed chemical vapour deposition system. Based on a lot of experients, we will explore the impact of various cooling methods and different mass ratios of precursor materials and the reaction temperature and other parameters on the growth of alloy nanowire, and clarify the optimal growth conditions of L10 type alloy nanowires, so that we can lay the foundation of large-scale production of multiwall carbon nanotubes filled with L10 type alloy nanowires. Combinig the theoretical and experimental research, this work will allow us to understand the exceptional magnetic and electronic properties of L10 type alloy nanowires. Besides, this work will further clarity the relationship between the exceptional magnetic and electronic properties and the application of the eletronic devices based on magnetism and spin. Furthermore, if we can find the suitanle polymers, we will be able to create novel flexible prototypes for revolutinary applications. Finally, this work will provide a strong theoretical and technical support for the industrialization of new generation of magnetic and spin-based novel devices.

本研究课题将采用自主创新设计的新型动态可控CVD系统，深入研究填充L10类型合金纳米线的多壁碳纳米管的合成与生长控制机制。在大量实验设计的基础上，探索多种冷却方法,不同质量配比的前体材料,以及反应温度等参数对合金纳米线生长的影响，阐明L10型合金纳米线的最佳生长条件，为实现填充L10类型合金纳米线的多壁碳纳米管的大规模生产奠定基础。通过理论、模拟和实验数据分析，揭示L10类型合金纳米线超常的磁学和电学特性，建立这些超常磁学与电学特性与基于磁学和自旋的电子器件应用开发的技术关联，结合适合的聚合物材料，研发新颖灵活的技术器件原型，为新一代基于磁学和自旋的新颖器件的产业化提供强大的理论和技术支持。

在过去的三年中，我们使用国家自然科学基金青年基金11404227专注于L10型FePd / FePt 铁磁合金晶体在碳材料中的封装以及在电子、磁和量子技术中的性能研究。这种类型的研究 的重要性在于这种类型的合金封装在诸如碳纳米管和多壁碳球之类的碳材料内时可以表现出非常强的各向异性特征。然而主要的挑战是由于在所使用的前体的蒸发温度高的差异，如何让把这些纳米结构的集成在一个柔性巴基纸形式的材料上。.这个项目主要包括在三个主要阶段，第一部分的项目着重研究了该类化合物的正确合成条件，i）合金封装在选定的碳载体和ii）所选合金的结晶取向的控制。第二部分集中研究用于这种结构的适当的合成条件，得到可控的柔性薄膜状巴基纸结构。第三部分目前主要集中研究用该方法制备的薄膜巴基纸的储能、热电和自旋阀等性能的研究上。从第一和第二部分的项目的结果已经成功在10个著名国际SCI期刊发表文章，包括：3篇Carbon，1篇Chemical Communications，1篇Journal of Applied Physics，3篇RSC Advances，1篇Materials Research Express和1篇Materials MDPI。

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