基于二维材料的新型非线性光学体系:范德华异质结和复合凝胶玻璃

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51872048
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0201.人工晶体与玻璃材料
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The development of nonlinear optical (NLO) materials is important for technical innovation in photoelectronic industry, such as photoelectric conversion, photonic switch and computer. Owing to the contribution of quantum size effect, dielectric confinement effect, surface effect, and local field effect, low-dimensional especially two-dimensional (2D) materials, present much better NLO properties than bulk materials. But problems remain: (1) Single component material can hardly meet the full NLO requirement. (2) Liquid system is unstable and hard to be practically used. To solve these problems, we plan to carry out the following work: (1) Construct 2D Van der Waals Heterostructures and use them for NLO. The synergism of different 2D materials is expected to comprehensively improve the NLO properties of the whole system. (2) Embed 2D material in inorganic gel glasses with good transparency and physicochemical stability to prevent agglomeration and increase stability. The obtained materials are in solid state and can therefore be processed into differed shapes and used in devices. We investigate the technique for the construction of 2D Van der Waals Heterostructures and production of 2D material hybrid gel glasses. By using Z-scan and pumb-probe techniques, we further carry out systematical investigations in the NLO effects and ultrafast dynamics of the obtained materials. Our work will reveal the origination and strengthen mechanism of NLO effect in these new material systems and provide theoretical guidance for the development of new NLO materials.
非线性光学(NLO)材料的发展对推动光电转化、光开关、光计算机等光电子行业的技术进步意义重大。由于量子尺寸、介电限域、表面和局域场等效应的贡献,低维尤其是二维(2D)材料具有显著优于体材料的NLO性能,潜在应用价值重大。但尚存问题,主要体现在:(1)单一材料无法满足NLO的全面要求;(2)液相体系不稳定且无法实用化。针对此,本项目开展以下工作:(1)构筑2D材料范德华异质结,利用组元间的协同效应全面提升NLO性能;(2)将2D材料包埋于透明性好、理化性能稳定的无机凝胶玻璃基质,彻底杜绝其团聚、提高稳定性,并同步实现固相化以便加工成型,为最终器件化铺平道路。在此过程中,探索2D材料范德华异质结的构筑及复合凝胶玻璃的制备技术。借助Z扫描和泵浦-探测技术,系统表征和研究所获材料的NLO效应和超快动力学过程,揭示异质结和复合凝胶玻璃NLO效应的产生和强化机制,为研发高性能的新型NLO材料提供指导。

结项摘要

非线性光学(NLO)材料的发展对推动光电转化、光开关、光计算机等光电子行业的技术进步意义重大。由于量子尺寸、介电限域、表面和局域场等效应的贡献,低维尤其是二维(2D)材料具有显著优于体材料的NLO性能,潜在应用价值重大。但尚存问题,主要体现在:(1)单一材料无法满足NLO的全面要求;(2)液相体系不稳定且无法实用化。针对此,本项目开展了以下工作:(1)构筑了2D材料范德华异质结,利用组元间的协同效应实现了NLO性能的全面提升;(2)将2D材料包埋于透明性好、理化性能稳定的无机凝胶玻璃基质,彻底杜绝其团聚、提高稳定性,并同步实现固相化以便加工成型,为最终器件化铺平了道路。在此过程中,探索了2D材料范德华异质结的构筑及复合凝胶玻璃的制备技术。借助Z扫描和泵浦-探测技术,系统表征和研究了所获材料的NLO效应和超快动力学过程,揭示了异质结和复合凝胶玻璃NLO效应的产生和强化机制,为研发高性能的新型NLO材料提供指导。

项目成果

期刊论文数量(37)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(10)
Fabricating novel high-performance thin-film composite forward osmosis membrane with designed sulfonated covalent organic frameworks as interlayer
以磺化共价有机骨架为中间层制备新型高性能薄膜复合正渗透膜
  • DOI:
    10.1016/j.memsci.2021.119476
  • 发表时间:
    2021-06-06
  • 期刊:
    JOURNAL OF MEMBRANE SCIENCE
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    He, Yasan;Lin, Xiaogeng;Zhan, Hongbing
  • 通讯作者:
    Zhan, Hongbing
A lightweight and low-cost electrode for lithium-ion batteries derived from paper towel supported MOF arrays
一种轻质、低成本的锂离子电池电极,由纸巾支持的 MOF 阵列衍生而来
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Chemical Communications
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Zhu Longzhen;Yao Zhifan;Liu Tianqing;Xu Chao;Cai Daoping;Sa Baisheng;Chen Qidi;Zhan Hongbing
  • 通讯作者:
    Zhan Hongbing
Construction of sugar gourd-like yolk-shell Ni-Mo-Co-S nanocage arrays for high-performance alkaline battery
高性能碱性电池用糖葫芦状蛋黄壳Ni-Mo-Co-S纳米笼阵列的构建
  • DOI:
    10.1016/j.ensm.2019.10.025
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    ENERGY STORAGE MATERIALS
  • 影响因子:
    20.4
  • 作者:
    Fei Ban;Yao Zhifan;Cai Daoping;Si Junhui;Wang Qianting;Chen Qidi;Sa Baisheng;Peng Kaiping;Zhan Hongbing
  • 通讯作者:
    Zhan Hongbing
Multi-component hierarchical hollow Co-Mo-O nanocages anchored on reduced graphene oxide with strong interfacial interaction for lithium-ion batteries
用于锂离子电池的多组分分层空心Co-Mo-O纳米笼锚定在还原氧化石墨烯上,具有强界面相互作用
  • DOI:
    10.1016/j.jallcom.2020.154379
  • 发表时间:
    2020-07-05
  • 期刊:
    JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Miao, Jinkang;Cai, Daoping;Zhan, Hongbing
  • 通讯作者:
    Zhan, Hongbing
Mechanochemical synthesis of nonfullerene small molecular acceptors
非富勒烯小分子受体的机械化学合成
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    J. Mater. Chem. C
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zeyang Li;Ping Deng;Siying Li;Zhensong Lin;Jianyu Yuan;Hongbing Zhan
  • 通讯作者:
    Hongbing Zhan

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  • 通讯作者:
    蒋海飞

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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]
          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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