基于二维锑烯范德瓦尔斯异质结的高温非狄拉克陈绝缘体

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基本信息

  • 批准号:
    11904101
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2004.凝聚态物质电子结构
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Considering the demands of high-temperature Chern insulators that are easy to synthesize in experiment and apply in practice, research with respect to the physical properties and mechanism of Van der Waals heterostures constituting of antimonene and two-dimensional ferromagnetic insulators (the recently experimentally synthesized materials such as Crl3, Cr2Ge2Te6, VSe2 and MnSe2) will be conducted. The followings will be the main content of the research. First, by exploiting the non-Dirac dispersion of antimonene and constructing Van der Waals heterostructures, the difficulties in experiments of Chern insulator would be solved, such as low Curie temperature, weak exchange field, reconstruction of substrate, and magnetic domains. By analyzing structure stability, electromagnetic properties and topological properties of the heterostructures constructed above, stable non-Dirac Chern insulators with large band gaps are likely to be found. Second, by analyzing the influence and mechanism of various effects (such as SOC and Van der Waals interaction) in the system and combining symmetry analysis, an effective model of the system will be constructed, which will illustrate the physical mechanism behind such kind of Chern insulators and give general principles to construct non-Dirac Chern insulators. Third, the edge state transporting properties of such Chern insulators and their behaviors under strain and electric filed will be studied. Plan for designing new quantum low-dissipation functional devices based on such heterostructures will be proposed during this process. This interdiscipline research (computational physics, condensed matter theory and material science) will provide the theoretical basis of high-temperature Van der Waals non-Dirac Chern insulator and further guide its experimental realization and application.
面向易制备且易应用的高温陈绝缘体的需求,针对由锑烯和二维铁磁绝缘体(如实验已制备的CrI3、Cr2Ge2Te6、VSe2、MnSe2)所构成的范德瓦尔斯异质结的物理性质及机制展开研究。主要包括:(1)利用锑烯的非狄拉克能带并结合构建异质结的方法,来解决陈绝缘体实验中所面临的低铁磁居里温度、弱交换场、衬底截断面再构、磁畴等问题,通过分析各异质结构型的稳定性、电学、磁学及拓扑性质,以期实现有较大体能隙的非狄拉克陈绝缘体;(2)研究此类陈绝缘体中各种作用的效果与机制,结合对称性分析,建立体系的低能有效模型,给出实现此类陈绝缘体的一般性的指导方法;(3)研究此类陈绝缘体边界态的输运特性,并尝试利用应力、电场等手段进行调控,规整出基于此类异质结的低耗散量子功能器件的设计方案。本研究体现了计算物理学、凝聚态理论和材料等多学科的交叉,为高温条件下的范德瓦尔斯型非狄拉克陈绝缘体的实现及应用提供理论支持。

结项摘要

在本青年科学基金项目的有力支持下,我们运用第一性原理计算与对称性分析以及低能有效模型相结合的方法,围绕着二维量子材料的新奇物性展开研究,主要取得了以下三个方面的研究成果:一、拓扑半金属的研究。我们在具有螺旋对称性的二维磁性系统中提出了二维半陈-外尔半金属相(2D half Chern-Weyl semimetal)。这是一种二维磁性外尔半金属相和半陈绝缘相互相绑定的新奇拓扑相,其中通过改变系统的磁矩方向,可以实现两种绑定的拓扑相的切换。进一步,我们预言了在单层TiTe薄膜中可以实现这种新奇拓扑相。二、高阶拓扑物态的研究。我们提出了利用规则孔洞修饰的一般化方法,可以将二维狄拉克材料转换为高阶拓扑绝缘体。这个方案可以极大地拓展二维高阶拓扑绝缘体地材料实现方案。三、谷电子学的研究。我们提出并实现了具有大的谷极化效应的半谷材料(half-valley)MBr2薄膜(其中M为Ru或者Os元素),并在这类材料中进一步发现了边界态的“手性-自旋-谷”锁定效应。

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(0)
Two-dimensional half Chern-Weyl semimetal with multiple screw axes
具有多个螺旋轴的二维半Chern-Weyl半金属
  • DOI:
    10.1103/physrevb.106.205108
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Physical Review B
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Wei Xu;Jiawei Yi;Hao Huan;Bao Zhao;Yang Xue;Zhongqin Yang
  • 通讯作者:
    Zhongqin Yang
Trigonal multivalent polonium monolayers with intrinsic quantum spin Hall effects.
具有内在量子自旋霍尔效应的三角多价钋单层
  • DOI:
    10.1038/s41598-022-06242-3
  • 发表时间:
    2022-02-08
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Bao H;Zhao B;Zhang J;Xue Y;Huan H;Gao G;Yang Z
  • 通讯作者:
    Yang Z
Prediction of coexistence of anomalous valley Hall and quantum anomalous Hall effects in breathing kagome-honeycomb lattices
呼吸戈薇-蜂窝晶格中反常谷霍尔效应和量子反常霍尔效应共存的预测
  • DOI:
    10.1103/physrevb.104.245414
  • 发表时间:
    2021-12
  • 期刊:
    Physical Review B
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Lei Liu;Bao Zhao;Jiayong Zhang;Hairui Bao;Hao Huan;Yang Xue;Yue Li;Zhongqin Yang
  • 通讯作者:
    Zhongqin Yang
Tunable Weyl half-semimetals in two-dimensional iron-based materials MFeSe (M = Tl, In, Ga)
二维铁基材料 MFeSe (M = Tl, In, Ga) 中的可调谐 Weyl 半金属
  • DOI:
    10.1103/physrevb.106.125404
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    PHYSICAL REVIEW B
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Hao Huan;Yang Xue;Bao Zhao;Hairui Bao;Lei Liu;Zhongqin Yang
  • 通讯作者:
    Zhongqin Yang
Anisotropy-induced phase transitions in an intrinsic half-Chern insulator Ni2I2.
本征半陈绝缘体 Ni2I2 中各向异性引起的相变。
  • DOI:
    10.1039/d2nr02599j
  • 发表时间:
    2022-09
  • 期刊:
    Nanoscale
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Lei Liu;Hao Huan;Yang Xue;Hairui Bao;Zhongqin Yang
  • 通讯作者:
    Zhongqin Yang

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其他文献

基于向量自回归模型的高损线路窃电检测
  • DOI:
    10.13334/j.0258-8013.pcsee.210365
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    殷涛;薛阳;杨艺宁;徐英辉;金晟;苏盛
  • 通讯作者:
    苏盛
经典—量子信号共纤同传系统四波混频噪声分析
  • DOI:
    10.3788/gzxb20215009.0906008
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    光子学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    李佳豪;石磊;李天秀;薛阳;李亚妮
  • 通讯作者:
    李亚妮
基于高斯核密度估计法的路灯窃电检测方法
  • DOI:
    10.19635/j.cnki.csu-epsa.000609
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    电力系统及其自动化学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    付青;匡文凯;薛阳;杨艺宁;苏盛
  • 通讯作者:
    苏盛
Multi-objective optimal design of feedback controls for dynamical systems with hybrid simple cell mapping algorithm
混合简单单元映射算法动力系统反馈控制多目标优化设计
  • DOI:
    10.1016/j.cnsns.2013.09.032
  • 发表时间:
    2014-05
  • 期刊:
    Communications in Nonlinear Science & Numerical Simulation
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  • 作者:
    薛阳;Oliver Schuetze;丁千;孙建桥
  • 通讯作者:
    孙建桥
基于d维GHZ态的多方量子密钥协商
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Acta Physica Sinica
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    唐杰;石磊;魏家华;于惠存;薛阳;武天雄
  • 通讯作者:
    武天雄

其他文献

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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

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          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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