低维多铁材料涡流畴结构相变机理及其力电磁耦合效应研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:11474363
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:100.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:A2006.铁电与多铁体系
- 结题年份:2018
- 批准年份:2014
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2015-01-01 至2018-12-31
- 项目参与者:马德才; 林少鹏; 张耿鸿; 陈伟津; 吴晨明; 王莹; 刘建一; 刘雪涛;
- 关键词:
项目摘要
Ferromagnetic/Ferroelectric vortex domain structures in low-dimensional multiferroics can exhibit complicated coupling behaviors (i.e., mechanical, electrical, magnetic and thermal, etc.) and novel physical effects, which leads to the features of polymorphism and multi-controllability that are significantly important in both basic research and device applications. However, currently it is still not very clear about the formation, transition, stability and controllability mechanisms of vortex domain structures in low-dimensional multiferroics. More importantly, so far no investigations have been conducted to systematically study the electro-magneto-elastic coupling effects of vortex domain structures in low-dimensional multiferroics and explore their polymorphism and multi-controllability, with the prospects for their applications to be further discovered. In this project, with comprehensively considering the mechanical, electrical and magnetic factors of materials, we will conduct a systematical investigation on vortex domain structures in low-dimensional multiferroics, including the formation, transition, stability and controllability mechanisms, related properties, response behaviors to external fields, and the prediction of potential electro-magneto-elastic coupling effects. The project will combine theoretical modeling, multi-scale and -fields simulation as well as experimental analysis to make an in-depth study on the effects of material composition, ambient temperature, interface, size, applied loads (mechanical, electrical and magnetic loads) and other factors on the properties of vortex domain structures in low-dimensional multiferroics, and to find optimal solutions for applying vortex states in multiferroics, which should lay a research foundation for related device applications.
低维多铁材料磁电涡流畴结构具有复杂的力、电、磁、热耦合行为和奇异物理特性,其多态性和多重可调控性使其在理论基础和器件研发方面均具有重要研究价值。当前,针对低维多铁材料涡流畴结构的形成、相变、稳定及可控性机理仍不清晰,更未见针对低维多铁材料涡流畴结构力-电-磁耦合效应的深入探讨以及探索其多态性和多重可调控性的相关研究报道,其应用前景也待进一步开发。本项目将综合考虑低维多铁材料力、电、磁等诸多要素,系统研究低维多铁材料中磁电涡流畴结构的形成、相变、反转及稳定机理,揭示磁电涡流畴结构相关特性及外场响应行为,预报可能存在的力-电-磁耦合效应机制。本项目更重点结合理论解析、多场跨尺度模拟和实验分析,深入研究材料组分、温度、表面、界面、尺寸及载荷(力、电、磁)等因素对低维多铁材料中磁电涡流畴结构相关特性的影响规律,寻求应用多铁材料磁电涡流态的最优方案,为低维多铁功能器件应用奠定研究基础。
结项摘要
低维多铁材料磁电涡流畴结构具有复杂的力、电、磁、热耦合行为和奇异物理特性,其多态性和多重可调控性使其在理论基础和器件研发方面均具有重要研究价值。项目围绕低维材料磁电涡流畴结构相变机理及其力电磁耦合效应展开了系统、深入的理论和实验研究。理论预报了表面屏蔽和温度对铁电纳米点涡流畴结构稳定性的影响规律,给出涡流畴结构的稳定相图及相变路径;发展了针对铁磁纳米点体系的铁磁相场模型,系统研究了铁磁涡流畴结构的稳定性及单畴-涡流畴相变的力电调控;揭示了非均匀载荷下铁电涡流畴的电学翻转方案及涡流畴结构的力学写入机制;进而对铁电/铁磁涡流畴结构手性翻转难题展开了深入研究,提出了三种针对涡流畴结构手性翻转的力电机制;基于结构设计实现铁电材料呈现极化-涡旋多序态,并发现该态具有高力电耦合特性及在扭力下的可控性;发展了基于LLG模型的微磁学模拟方法及自旋晶格动力学方法,深入揭示了铁磁斯格明子态力电磁耦合效应。实验方面,对铁性纳米材料的实验制备及涡流畴结构表征进行了大量探索,获得高质量的外延单晶PZT和BFO纳米点阵列,并对其中的涡流畴结构和其他畴结构进行了表征分析和调控,针对界面磁性斯格明子的实验研究也在顺利进展中,为下一步实验研究磁电涡流畴结构的力电磁耦合效应奠定了良好的基础。研究成果在力学、物理及材料学术期刊包括JMPS、Acta Mater.、npj Comput. Mater.、ACS AMI、Sci. Rep.、Phys. Chem. Phys. Chem.、Appl. Phys. Lett.、JPCM等国际重要期刊发表SCI论文30余篇,并有一些成果待整理发表中。由于对磁电涡流态力学可控研究贡献,我们获邀在顶级期刊Rep. Prog. Phys.撰写长达87 页综述论文,全面总结了磁电涡流态力学可控性相关研究,并提出诸多力学机理及创新思路。本项目提出了一批低维铁性材料磁电涡流畴结构的力电磁热耦合调控方案,对低维材料磁电涡流畴结构的应用具有重要的指导意义。
项目成果
期刊论文数量(32)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Exponential size-dependent tunability of strain on the transport behavior in ZnO tunnel junctions: an ab initio study
ZnO 隧道结输运行为的应变指数尺寸依赖性可调性:从头算研究
- DOI:10.1039/c5cp03945b
- 发表时间:2015
- 期刊:PHYSICAL CHEMISTRY CHEMICAL PHYSICS
- 影响因子:3.3
- 作者:Zhu Jia;Chen W. J.;Zhang G. H.;Zheng Yue
- 通讯作者:Zheng Yue
Structure-dependent electrical conductivity of protein: its differences between alphadomain and beta-domain structures
蛋白质的结构依赖性电导率:α结构域和β结构域结构之间的差异
- DOI:10.1088/0957-4484/26/12/125702
- 发表时间:2015
- 期刊:Nanotechnology
- 影响因子:3.5
- 作者:X. Y. Zhang;J. Shao;S. X. Jiang;B. Wang;Yue Zheng
- 通讯作者:Yue Zheng
Defect-mediated vortex multiplication and annihilation in ferroelectrics and the feasibility of vortex switching by stress
铁电体中缺陷介导的涡旋倍增和湮灭以及应力涡旋切换的可行性
- DOI:10.1016/j.actamat.2018.01.018
- 发表时间:2018
- 期刊:Acta Materialia
- 影响因子:9.4
- 作者:Yuan Shuai;Chen W. J.;Ma L. L.;Ji Ye;Xiong W. M.;Liu J. Y.;Liu Y. L.;Wang Biao;Zheng Yue
- 通讯作者:Zheng Yue
The mechanics-modulated tunneling spectrum and low-pass effect of viscoelastic molecular monolayer
粘弹性单分子层的力学调制隧道谱和低通效应
- DOI:10.1063/1.5003766
- 发表时间:2017
- 期刊:AIP ADVANCES
- 影响因子:1.6
- 作者:Y. Chen;X. Y. Zhang;J. Shao;J. Yu;B. Wang;Yue Zheng
- 通讯作者:Yue Zheng
Mechanical switching in ferroelectrics by shear stress and its implications on charged domain wall generation and vortex memory devices
剪切应力引起的铁电体机械转换及其对带电畴壁生成和涡旋存储器件的影响
- DOI:10.1039/c7ra12233k
- 发表时间:2018-01-01
- 期刊:RSC ADVANCES
- 影响因子:3.9
- 作者:Chen, W. J.;Yuan, Shuai;Zheng, Yue
- 通讯作者:Zheng, Yue
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其他文献
双层目标规划问题与基于TOPSIS的直觉模糊交叉式方法
- DOI:10.16389/j.cnki.cn42-1737/n.2016.03.007
- 发表时间:2016
- 期刊:江汉大学学报(自然科学版)
- 影响因子:--
- 作者:陈姗姗;赵小科;郑跃
- 通讯作者:郑跃
MAPK信号通路调控长波紫外线诱导的皮肤成纤维细胞组织蛋白酶K表达
- DOI:--
- 发表时间:2014
- 期刊:中华皮肤科杂志
- 影响因子:--
- 作者:候巍;郑跃;刘晨;赖维
- 通讯作者:赖维
miRNA-29c-3p对体外慢性光损伤皮肤成纤维细胞COL1A1和COL3A1基因表达及Ⅰ、Ⅲ型胶原蛋白合成的影响
- DOI:10.3760/cma.j.issn.0412-4030.2017.12.003
- 发表时间:2017
- 期刊:中华皮肤科杂志
- 影响因子:--
- 作者:宋晓婧;彭亚婷;陈海燕;郑跃;许庆芳;龚子鉴;陆春;赖维
- 通讯作者:赖维
Skin barrier damaging and repairing process: A new application field of dermoscopy
皮肤屏障损伤与修复过程:皮肤镜的新应用领域
- DOI:10.1111/jocd.13643
- 发表时间:2020-09
- 期刊:J Cosmet Dermatol
- 影响因子:--
- 作者:叶聪秀;易金玲;赖维;郑跃
- 通讯作者:郑跃
酸雨环境下锈蚀RC剪力墙恢复力模型研究
- DOI:--
- 发表时间:2019
- 期刊:工程力学
- 影响因子:--
- 作者:郑山锁;郑跃;董立国;江梦帆;张晓辉;可亮
- 通讯作者:可亮
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郑跃的其他基金
铁电微结构静电掺杂关键力学问题及挠曲电增强光电器件设计
- 批准号:12132020
- 批准年份:2021
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- 项目类别:重点项目
长非编RNALnc-SPRY调控光老化皮肤Cathepsins在变性弹性纤维胞吞降解中作用机制研究
- 批准号:81673085
- 批准年份:2016
- 资助金额:60.0 万元
- 项目类别:面上项目
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纳尺度异质铁电隧道结光电二极管效应机械载荷可控性理论及实验研究
- 批准号:51172291
- 批准年份:2011
- 资助金额:60.0 万元
- 项目类别:面上项目
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- 批准号:10902128
- 批准年份:2009
- 资助金额:22.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目