磁斯格明子晶格相组织和相变行为的热力学和动力学研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11904277
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    27.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2007.磁学及自旋电子学
  • 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

Magnetic skyrmions are topologically non-trivial, quasi-particle spin textures. Due to their nanometric sizes, unique emergent electrical and magnetic properties, skyrmions are widely considered as one of the most promising information carriers in the next generation magnetic storage technique which should have high-speed, high-density, low-energy-cost and non-volatile features. While the single-particle properties of skyrmions have been fully investigated, the understandings on their collective behaviors are still lacking. In single crystal skyrmion-hosting materials, skyrmions form two-dimensional hexagonal lattices. Although the transitions between a skyrmion lattice and some meta-stable states or other magnetically ordered states with trivial topology have been studied, the equilibrium phase behaviors and phase transitions of skyrmion lattices have rarely been reported until now. This project intends to investigate the phase behaviors and phase transitions of skyrmion lattices via the combination of in-house measurements, small angle neutron scattering and in situ Lorentz transmission electron microscopy. Specifically, this project intends to manipulate the phase bahaviors of skyrmion lattices, and further to induce phase transitions in these lattices, via the tuning of temperature, magnetic field, electric currents and electric fields. Special focuses will be given on the investigations of the macroscopic properties, microscopic mechanism, the critical behaviors and the belonging universality class of those phase transitions, and the dynamics of topological defects during those phase transition. This project will deepen and extend our understandings on the thermodynamic and dynamic properties of skyrmion lattices.
磁斯格明子是拓扑非平凡的自旋涡旋准粒子激发,因具有纳米量级的尺寸,奇异的电学磁学性质,被广泛认为是实现下一代高速、高密度、低能耗及非易失性磁存储技术的关键信息单元之一。尽管对斯格明子的单体行为已有充分认识,但对其集体行为的研究尚在起步阶段。例如在单晶体系中,斯格明子会形成二维六角晶格,目前的研究仅报道了该晶格与亚稳态或与其他磁有序相之间的转变,对该晶格本身的平衡态相和相变行为研究还非常罕见。本项目拟通过结合宏观物性测量、小角中子散射和实空间实时原位洛伦兹透射电镜成像等实验手段,研究斯格明子晶格的相组织和相变行为。具体而言,将通过改变温度、磁场、电流、电场等手段,调制斯格明子晶格的相组织,并进一步诱导其产生相变,着重讨论这些相变的宏观性质、微观机制、临界行为的普适类以及相变过程中拓扑缺陷的动力学等。本项目将有助于加深拓宽对斯格明子晶格热力学和动力学的理解。

结项摘要

磁斯格明子是拓扑非平凡的自旋涡旋准粒子激发,因具有纳米量级的尺寸,奇异的电学磁学性质,被广泛认为是实现下一代高速、高密度、低能耗及非易失性磁存储技术的关键信息单元之一。尽管对斯格明子的单体行为已有充分认识,但对其集体行为的研究尚在起步阶段。例如在单晶体系中,斯格明子会形成二维六角晶格,此前的研究仅报道了该晶格与亚稳态或与其他磁有序相之间的转变,对该晶格本身的平衡态相和相变行为研究还非常罕见。本项目主要通过实空间实时原位洛伦兹透射电镜成像方法,并结合宏观物性测量、小角中子散射等实验手段,实现了二维斯格明子晶格的可控熔化相变,发现了新的斯格明子凝聚相,并对该相变进行了详细的定量表征,给出了相变的微观机制:即研究了各个凝聚相中粒子的排布形式,得到了系统的空间和时间关联函数、关联长度、粒子间相互作用等在各个凝聚相中随外场的演化,以及相变过程中拓扑缺陷的热力学和动力学行为。还实现了电场对斯格明子相的局域相调控。本项目的成果将有助于加深拓宽对斯格明子晶格热力学和动力学的理解,也将为其在自旋电子学方面的应用提供基础。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Electric field writing and erasing of skyrmions in magnetoelectric Cu2OSeO3 with an ultralow energy barrier
超低能垒磁电 Cu2OSeO3 中斯格明子的电场写入和擦除
  • DOI:
    10.1039/d2nr04399h
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Nanoscale
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Ping Huang;Marco Cantoni;Arnaud Magrez;Fabrizio Carbone;Henrik M. Ronnow
  • 通讯作者:
    Henrik M. Ronnow
Melting of a skyrmion lattice to a skyrmion liquid via a hexatic phase
通过六方相将斯格明子晶格熔化为斯格明子液体
  • DOI:
    10.1038/s41565-020-0716-3
  • 发表时间:
    2020-06-15
  • 期刊:
    NATURE NANOTECHNOLOGY
  • 影响因子:
    38.3
  • 作者:
    Huang, Ping;Schonenberger, Thomas;Ronnow, Henrik M.
  • 通讯作者:
    Ronnow, Henrik M.

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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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