过渡金属掺杂YFeO3晶体生长与改性研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51002097
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    20.0万
  • 负责人：
    申慧
  • 依托单位：
    上海应用技术大学
  • 学科分类：
    E0201.人工晶体与玻璃材料
  • 结题年份：
    2013
  • 批准年份：
    2010
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2011-01-01 至2013-12-31

项目摘要

YFeO3晶体作为一类新型的磁光材料，因其优异的磁光特性、超快速自旋重取向等特殊物理现象已成为近年来国际上的研究热点。通过对B位的Fe3+进行适量的过渡金属掺杂，会产生局部的亚铁磁结构，使YFeO3的磁性增加，从而达到磁光效应增强的效果。但是由于它的熔体特性、结晶习性等问题，使得高质量的YFeO3晶体难以获得，且Mn3+、Cr3+等过渡金属离子的掺杂更增加了生长的难度。本项目将采用浮区法生长Mn、Cr掺杂的YFeO3晶体，对晶体组分进行设计，研究掺杂离子对晶体生长的影响，优化晶体生长工艺参数，生长高质量晶体；研究掺杂离子及掺杂量对晶体磁性能、磁光性能的增强作用，建立组分-性能之间的关系，选择合适的掺杂离子和掺杂量，最终获得高性能的掺杂YFeO3磁光晶体。

结项摘要

以YFeO3为代表的钙钛矿结构ReFeO3作为一种重要的多功能晶体，不仅表现出优异的磁光性能和快响应特性，近年来，激光诱导超快自旋重取向，多铁及强磁电耦合等效应也在该体系化合物中被先后发现，成为目前备受关注的一类新材料。本项目在国家自然科学基金的资助下，主要围绕过渡金属掺杂YFeO3晶体，利用该体系独特的磁结构和多种磁相互竞争的特点，通过过渡金属与Fe3+发生较强的磁性耦合，开展了一些列颇为有意义的研究工作，实现了掺杂离子对其磁学、磁光等性能的调控作用，有效推动了磁光增强效应和磁相变诱导磁电效应等方面的深入研究。主要研究成果如下：1、系统研究了YFeO3晶体的磁介电效应，发现该体系的介电驰豫和巨磁电容效应，为新型磁电耦合材料探索注入新的力量。YFeO3晶体在低温(170-300 K)和高温(370-520 K)区域出现的介电驰豫分别是由于电子和氧空位被激发造成的，而巨磁电容效应则是由于外磁场激发电子在Fe2+-O-Fe3+之间的跃迁，提高其直流电导造成的。2、采用光学浮区法，经过工艺不断优化，成功生长了Mn掺杂的YFeO3晶体和DyFeO3晶体。3、过渡金属掺杂有效调控了该体系的磁特性，例如Mn掺杂直接诱导YFeO3晶体和DyFeO3晶体在室温附近出现自旋重取向现象，这对探索室温多铁性材料具有非常积极的推动作用；4、采用交流磁化率开展ErFeO3晶体的自旋重取向机理研究，发现了强磁场诱导非连续自旋重取向等有趣行为，也说明外磁场可以调控该体系的自旋重取向等复杂相变过程，基于这种行为，有望开展新型磁开关等器件的设计研究。

项目成果

期刊论文数量（9）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（1）
Growth and defects of magneto-optical YFeO(3) single crystal
磁光YFeO(3)单晶的生长与缺陷
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2011
  • 期刊：
    Materials Science Forum
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Shen, Hui;Xu, Jiayue;Wu, Anhua;Jin, Min;Jiang, Guojian
  • 通讯作者：
    Jiang, Guojian
Growth and thermal properties of Sr3NbGa3Si2O14 single crystals
Sr3NbGa3Si2O14 单晶的生长和热性能
  • DOI：
    10.1016/j.jcrysgro.2010.10.216
  • 发表时间：
    2011-03
  • 期刊：
    Journal of Crystal Growth
  • 影响因子：
    1.8
  • 作者：
    申慧;徐家跃
  • 通讯作者：
    徐家跃
Growth, Mechanical and Thermal Properties of Bi4Si3O12 Single Crystals
Bi4Si3O12 单晶的生长、机械和热性能
  • DOI：
    10.1088/0256-307x/29/7/076501
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    Chinese Physics Letters
  • 影响因子：
    3.5
  • 作者：
    Shen Hui;Xu Jia-Yue;Ping Wei-Jie;He Qing-Bo;Zhang Yan;Jin Min;Jiang Guo-Jian
  • 通讯作者：
    Jiang Guo-Jian
Influence of manganese on the structure and magnetic properties of YFeO3 nanocrystal
锰对YFeO3纳米晶结构和磁性能的影响
  • DOI：
    10.1016/j.ceramint.2011.09.030
  • 发表时间：
    2012-03
  • 期刊：
    Ceramics International
  • 影响因子：
    5.2
  • 作者：
    Shen, Hui;Xu, Jiayue;Jin, Min;Jiang, Guojian
  • 通讯作者：
    Jiang, Guojian
Magnetic field induced discontinuous spin reorientation in ErFeO3 single crystal
ErFeO3 单晶中的磁场诱导不连续自旋重新取向
  • DOI：
    10.1063/1.4829468
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    Applied Physics Letters
  • 影响因子：
    4
  • 作者：
    Shen Hui;Cheng Zhenxiang;Hong Fang;Xu Jiayue;Yuan Shujuan;Cao Shixun;Wang Xiaolin
  • 通讯作者：
    Wang Xiaolin

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    --
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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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