铁电氧化物一维单晶纳米材料的基础问题研究

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基本信息

  • 批准号:
    51232006
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    290.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0206.功能陶瓷
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2017-12-31

项目摘要

The fundamental scientific problems concerning growth, synthesis and funtional tailoring in one-dimensional (1D) single-crystal ferroelectric oxide nanomaterials will be explored intensively, and supported by this program. The research conducts the nanomaterial nucleate-growth process and its mechanism , and a range of novel concept and methods , such as selective surfactant absorption, external field and doping, are employed to materialize the controlled preparation of the nanomaterials. Intrinsic piezoelectricity, ferroelectricity and their evolution will be pursued from the crystalline level, surfaces to the atomic level by means of in-situ high resolution transmission electron microscope (HRTEM),aberration-corrected HRTEM and atomic force microscope (AFM). Based on this, the size effect of the nanomaterials and the physical mechanism underneath will also be illustrated, and thus the relationship among the nanomaterial growth, microstructure and properties will be uncovered. Furthermore, polarization field,the physical property and size effect of the materials will be explored with an applied external field effect, including environmental atmosphere, external stress and electric field, leading to a comprehensive understanding of the material functional tailoring by applying the external fields. The effect of doping and phase transformation on the material physical property is also investigated to optimize its applied functions. Possible applications of such 1D single-crystal ferroelectric oxide nanomaterials in novel nanodevices will be explored and discussed.
紧密围绕铁电氧化物一维单晶纳米材料的生长机制、外场作用和性能调控等关键科学问题深入开展基础研究;研究铁电氧化物一维单晶纳米材料的成核-生长过程,揭示其生长机制,通过选择性表面吸附、外场以及掺杂等创新思路和方法调控其生长过程,实现铁电氧化物一维单晶纳米材料的可控制备;利用原位高分辨电镜、球差校正电镜和原子力显微镜等手段从晶体结构、表面以及原子尺度上研究铁电氧化物一维单晶纳米材料的本征压电、铁电性能及其规律,阐明尺寸效应及其物理机制,建立晶体生长-微结构-性能的关联;研究外场(气氛、应力和电场等)对铁电氧化物一维单晶纳米材料微结构、极化场和物理性能的影响规律与尺寸效应,获得外场作用对材料物性调制的规律;研究掺杂和相变对铁电氧化物一维单晶纳米材料物理性能的调控,优化材料性能;探索这类材料在新型纳米器件中的应用。

结项摘要

本项目重点围绕铁电氧化物一维单晶纳米材料生长、制备和性能深入开展基础研究。系统研究并揭示了ABO3型前钙钛矿和钙钛矿氧化物单晶或类单晶纳米纤维的取向聚集(Oriented attachment, OA)生长机制,发展了一类单晶或类单晶ABO3型纳米纤维的可控制备技术,实现了纳米纤维的尺寸和形貌的调控;结合理论和实验研究发现了前钙钛矿PbTiO3纳米纤维新颖的铁电、光学和磁学性能,研究揭示了氧无序驱动的前钙钛矿到钙钛矿单晶纳米纤维的固态相变机制,发现了单晶介孔钙钛矿PbTiO3纳米纤维奇特零膨胀现象,阐明了其铁电极化起源;研究了一系列稀土元素掺杂的前钙钛矿和钙钛矿氧化物纳米纤维中掺杂位置、铁电极化以及温度等对上转换荧光的调控作用,探索了这类材料在药物缓释中的应用;提出并发展了铁电极化调控的氧化物异质结生长新技术,获得了原子级平整的单晶氧化物异质结,实现了极化调控的生长、界面结构与载流子分离。本项目发表包括Nano Energy, Small, ACS Appl. Mater. Interfaces, J.Mater. Chem(A, B,C)在内的标注SCI论文61篇,其中影响因子大于5.0的SCI论文11篇,授权国家发明专利16项。本项目的实施大幅提高了铁电氧化物一维单晶纳米材料的基础研究水平,丰富和拓展了钙钛矿氧化物单晶纳米材料体系及其功能性,为发展新型光电器件与催化材料提供了契机。

项目成果

期刊论文数量(61)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(16)
Hydrothermal synthesis and formation mechanism of the single-crystalline Bi4Ti3O12 nanosheets with dominant (010) facets
(010)晶面单晶Bi4Ti3O12纳米片的水热合成及形成机制
  • DOI:
    10.1039/c6ce00067c
  • 发表时间:
    2016-01-01
  • 期刊:
    CRYSTENGCOMM
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Xu, Gang;Yang, Yongrong;Han, Gaorong
  • 通讯作者:
    Han, Gaorong
Near-infrared luminescent CaTiO(3):Nd(3+) nanofibers with tunable and trackable drug release kinetics.
具有可调谐和可追踪药物释放动力学的近红外发光 CaTiO3:Nd3 纳米纤维
  • DOI:
    10.1039/c5tb01158b
  • 发表时间:
    2015-10-07
  • 期刊:
    Journal of materials chemistry. B
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Li X;Zhang Q;Ahmad Z;Huang J;Ren Z;Weng W;Han G;Mao C
  • 通讯作者:
    Mao C
Self-assembly and formation mechanism of single-crystal SrTiO3 nanosheets via solvothermal route with ethylene glycol as reaction medium
以乙二醇为反应介质的溶剂热法单晶SrTiO3纳米片的自组装及形成机制
  • DOI:
    10.1039/c3ce40571k
  • 发表时间:
    2013-08
  • 期刊:
    CRYSTENGCOMM
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Xu Gang;Huang Xiaoqiang;Zhang Yanfang;Deng Shiqi;Wei Xiao;Shen Ge;Han Gaorong
  • 通讯作者:
    Han Gaorong
Production of a fluorescence resonance energy transfer (FRET) biosensor membrane for microRNA detection
用于 microRNA 检测的荧光共振能量转移 (FRET) 生物传感器膜的生产
  • DOI:
    10.1039/c7tb01399j
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Journal of Materials Chemistry B
  • 影响因子:
    7
  • 作者:
    Fu Yike;Chen Tong;Wang Gang;Gu Tongxu;Xie Congkun;Huang Jie;Li Xiang;Best Serena;Han Gaorong
  • 通讯作者:
    Han Gaorong
Synthesis of CaTiO(3) Nanofibers with Controllable Drug-Release Kinetics.
药物释放动力学可控的 CaTiO3 纳米纤维的合成
  • DOI:
    10.1002/ejic.201500737
  • 发表时间:
    2015-09
  • 期刊:
    EUROPEAN JOURNAL OF INORGANIC CHEMISTRY
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Zhang, Qiuhong;Li, Xiang;Ren, Zhaohui;Han, Gaorong;Mao, Chuanbin
  • 通讯作者:
    Mao, Chuanbin

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其他文献

Structural and optical properties of macroporous Ag@TiO2 thin films prepared by a facile one-step sol–gel method
一步溶胶凝胶法制备大孔Ag@TiO2薄膜的结构和光学性质
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    2019-12
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    刘涌
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  • 作者:
    王慷慨;Shahid Khan;袁广中;滑晨铮;伍枝正;宋晨路;韩高荣;刘涌
  • 通讯作者:
    刘涌
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    傅译可;龚思宇;刘小峰;徐刚;任召辉;李翔;韩高荣
  • 通讯作者:
    韩高荣
Dual-band electrochromic film based on mesoporous h-WO3/o-WO3·H2O/r-TiO2 for high performance smart windows
用于高性能智能窗的基于介孔h-WO3/o-WO3·H2O/r-TiO2的双波段电致变色薄膜
  • DOI:
    10.1016/j.solmat.2022.112053
  • 发表时间:
    2023-01
  • 期刊:
    Solar Energy Materials and Solar Cells
  • 影响因子:
    6.9
  • 作者:
    王立坤;刘涌;韩高荣;赵洪利
  • 通讯作者:
    赵洪利
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通过Cu掺杂改善多孔氧化镍电极的电致变色性能
  • DOI:
    10.1016/j.electacta.2022.140332
  • 发表时间:
    2022-04
  • 期刊:
    Electrochimica Acta
  • 影响因子:
    6.6
  • 作者:
    赵方园;贺海晏;程子强;汤永康;李刚;徐刚;刘涌;韩高荣
  • 通讯作者:
    韩高荣

其他文献

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玻璃精益熔制与产品性能精确调控的基础研究
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AI项目解读示例

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]
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          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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