钙钛矿型铁电超薄膜和超晶格的第一性原理研究

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基本信息

  • 批准号：
    11174173
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    王山鹰
  • 依托单位：
    清华大学
  • 学科分类：
    A2006.铁电与多铁体系
  • 结题年份：
    2015
  • 批准年份：
    2011
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2012-01-01 至2015-12-31

项目摘要

钙钛矿型铁电超薄膜和超晶格是当前物理学与材料科学交叉领域的研究热点，在凝聚态基础理论方面和功能材料的实际应用方面都有重要意义。由于尺寸效应、力学和电学边界等条件的影响，铁电超薄膜和超晶格系统具有很多独特性质。本项目将设计不同类型的ABO3型铁电氧化物超薄膜和超晶格结构，采用第一性原理方法和基于第一性原理计算的有效哈密顿量方法，从原子尺度研究表面界面效应、应变、静电效应、有限电导、缺陷等对铁电特性的影响，研究温度对铁电相变的影响，探讨其中的铁电相变过程、相变机制、临界厚度等问题。在此基础上，寻找可能具有优良性能的、适合实际应用的铁电氧化物超薄膜和超晶格材料，为设计和发展新型的、满足特定使用条件的相关材料提供必要的借鉴和参考。

结项摘要

近年来出现的多铁性材料具有独特的铁电、磁电耦合等物性，其研究具有重要科学意义和广泛的应用前景。基于第一性原理方法，针对多铁性材料BiFeO3的铁电、弹性、光学特性；六角稀土铁氧化物（RFeO3）的铁电极化、磁性；高压下的ABX3、A2X3型钙钛矿和后钙钛矿结构的相变特性等方面展开研究，取得了一些重要结果。研究了应力对菱形相BiFeO3的能隙和光学特性的影响，发现单轴应力可调节带隙，产生间接带隙到直接带隙转变以及红移现象，可将带隙调整到光伏应用所需最佳值。研究了四方相BiFeO3的弹性、光学各向异性以及蓝移现象，结果表明四方相沿C轴方向比A轴易于压缩，弹性常数除C44外随体积增大而减小，反铁磁的四方相比菱形相软；四方相的介电函数相对菱形相出现整体蓝移现象，有双折射现象。研究了化学压和静水压对六角RFeO3的磁电性质影响，发现体系的极化随化学压增加而增加，产生磁相变，出现弱的铁磁性。六角RFeO3的反常铁电机制导致随静水压增加，体系极化上升的反常现象。研究了高压下ABX3、A2X3型钙钛矿和后钙钛矿结构的相变特性，预测了后后钙钛矿结构的普遍存在性，即倾向于出现在A位离子半径较小的体系中。这些研究对于材料设计及性能预测、相关器件的研发具有重要的参考意义。

项目成果

期刊论文数量（6）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Elastic properties of tetragonal BiFeO3 from first-principles calculations
第一性原理计算四方 BiFeO3 的弹性性质
  • DOI：
    10.1063/1.4804641
  • 发表时间：
    2013-05-06
  • 期刊：
    APPLIED PHYSICS LETTERS
  • 影响因子：
    4
  • 作者：
    Dong, Huafeng;Chen, Changqing;Li, Jingbo
  • 通讯作者：
    Li, Jingbo
Prediction of a stable post-post-perovskite structure from first principles
从第一原理预测稳定的后后钙钛矿结构
  • DOI：
    10.1103/physrevb.91.020101
  • 发表时间：
    2014-10
  • 期刊：
    Physical Review B
  • 影响因子：
    3.7
  • 作者：
    Wang, Shanying;Duan, Wenhui;Gu, Binglin;Bellaiche, L.
  • 通讯作者：
    Bellaiche, L.
Improving the optical absorption of BiFeO3 for photovoltaic applications via uniaxial compression or biaxial tension
通过单轴压缩或双轴拉伸提高光伏应用中 BiFeO3 的光吸收
  • DOI：
    10.1063/1.4793397
  • 发表时间：
    2013-02-18
  • 期刊：
    APPLIED PHYSICS LETTERS
  • 影响因子：
    4
  • 作者：
    Dong, Huafeng;Wu, Zhigang;Li, Jingbo
  • 通讯作者：
    Li, Jingbo
Optical anisotropy and blue-shift phenomenon in tetragonal BiFeO3
四方 BiFeO3 的光学各向异性和蓝移现象
  • DOI：
    10.1088/0022-3727/46/13/135102
  • 发表时间：
    2013-02
  • 期刊：
    Journal of Physics D: Applied Physics
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Dong, Huafeng;Liu, Hongfei;Wang, Shanying
  • 通讯作者：
    Wang, Shanying
The electronic properties and lattice dynamics of (Na0.5Bi0.5)TiO3: From cubic to tetragonal and rhombohedral phases
(Na0.5Bi0.5)TiO3 的电子性质和晶格动力学：从立方相到四方相和菱形相
  • DOI：
    10.1063/1.4869733
  • 发表时间：
    2014-03-28
  • 期刊：
    JOURNAL OF APPLIED PHYSICS
  • 影响因子：
    3.2
  • 作者：
    Lu, Hongfeng;Wang, Shanying;Wang, Xiaosu
  • 通讯作者：
    Wang, Xiaosu

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其他文献

CO adsorption on small Au n ( n =1–7) clusters supported on a reduced rutile TiO 2 (110) surface: a first-principles study
CO 吸附在还原金红石 TiO 2 (110) 表面上的小 Au n ( n =1–7) 簇上：第一性原理研究
  • DOI：
    10.1088/1674-1056/20/3/036801
  • 发表时间：
    2011
  • 期刊：
    Chinese Physics B
  • 影响因子：
    1.7
  • 作者：
    王云江;王崇愚;王山鹰
  • 通讯作者：
    王山鹰
多层次跨尺度物理中并行DVM-DAC
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    计算机研究与发展 44(10), 1667-1672 (2007)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    林皎;王山鹰;王崇愚
  • 通讯作者：
    王崇愚

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    青年科学基金项目

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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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