三价稀土离子掺杂量子顺电体SrTiO3的磁电效应研究

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基本信息

  • 批准号：
    10904101
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    20.0万
  • 负责人：
    方亮
  • 依托单位：
    苏州大学
  • 学科分类：
    A2006.铁电与多铁体系
  • 结题年份：
    2012
  • 批准年份：
    2009
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2010-01-01 至2012-12-31

项目摘要

近年来，具有磁电效应的多铁材料正在逐步成为凝聚态物理和材料科学的研究前沿和热点领域，其中寻找新的铁电性与磁性之间的耦合调控机制成为了多铁材料研究中的一个重要方向。本项目将主要研究同时存在铁电/顺电，铁磁/顺磁（反铁磁）相转变的、三价稀土离子掺杂量子顺电体SrTiO3陶瓷和薄膜材料的制备技术；研究如何调控这两类相变的临界温度，实现掺杂后量子顺电体中磁电效应大幅度增强的可能性和途径；实验研究与第一原理计算等理论工作相结合，从电子电荷，轨道和自旋自由度的相互作用，研究掺杂后量子顺电体系的微结构构型对电学、磁学性质和磁电效应的作用及相应的物理机制。这项研究对于探索新的、具有强磁电耦合效应的多铁材料有重要的基础意义，对于磁电调控的新一代电子器件的研制和应用也有重要的价值。

结项摘要

本项目首先采用酒石酸作为溶胶—凝胶法中的螯合剂，通过控制酒石酸与金属离子的摩尔比，成功制备了纯相SrTiO3陶瓷和薄膜，并对材料的微结构、介电等性质进行了研究。在此基础上，开展了稀土元素Gd3+掺杂SrTiO3陶瓷样品低温介电弛豫性质的研究工作。研究了掺杂浓度与材料微结构和介电弛豫性质的关联度，指出掺杂样品中的低温介电弛豫行为不仅和Ti4+离子热激发有关，还与氧空位相关。为了探索三价稀土离子掺杂SrTiO3材料的磁电耦合效应，我们分别运用平均场理论以及线性响应模型拟合了Eu3+掺杂SrTiO3陶瓷的低温介电与磁性质，实验与拟合结果符合的很好。我们的研究结果表明，极低的Eu掺杂浓度将有助于SrTiO3陶瓷中极化态的形成，而高Eu掺杂浓度则对SrTiO3量子顺电性有一定的抑制作用，掺杂体系的低温顺磁性则与作用在Eu离子的分子场有关。此外，我们还指出不同电荷补偿机制对稀土元素Ho3+掺杂SrTiO3薄膜的介电、光电转换性能起着至关重要的作用，提出了实现SrTiO3材料光电转换性能增强的新思路。与此同时，我们也开展了单相多铁性材料BiFeO3的相关研究工作，通过引入氧空位、稀土元素掺杂以及寄生相等多种手段，实现了BiFeO3纳米颗粒的室温磁性以及可见光催化性能的增强。总体上本项目基本上按计划进行，同时也根据国际上研究的动态和发展状况，做了适当的调整，取得了一系列有特色的成果。三年来，共完成SCI 论文16 篇，其中包括《Journal of Materials Chemistry》1篇，《Applied Physics Letters》1篇，《The Journal of Physical Chemistry C》1篇, 《Journal of Applied Physics》4篇。研究成果在3次国际会议上交流3人次，在4次国内会议上交流3人次。在项目执行期间，先后共有5位研究生参加了该项目的研究，其中已毕业博士1名（协助指导），已毕业硕士3名（协助指导1名），另有1名硕士研究生即将在2013年6月参加毕业答辩。

项目成果

期刊论文数量（16）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Electrocaloric effect in PbZrxTi1-xO3/PbTiO3 superlattices
PbZrxTi1-xO3/PbTiO3 超晶格中的电热效应
  • DOI：
    10.1016/j.cap.2011.01.028
  • 发表时间：
    2011-05
  • 期刊：
    Current Applied Physics
  • 影响因子：
    2.4
  • 作者：
    Chen, Jia-Wen;Cao, Hai-Xia;Fang, Liang
  • 通讯作者：
    Fang, Liang
Magnetic and Static Nonlinear Dielectric Response in Doped CdCr2S4
掺杂 CdCr2S4 中的磁和静态非线性介电响应
  • DOI：
    10.1080/00150193.2010.486240
  • 发表时间：
    2010-11
  • 期刊：
    Ferroelectrics
  • 影响因子：
    0.8
  • 作者：
    Cao, Hai-Xia;Jiang, Qing;Li, Zhen-Ya
  • 通讯作者：
    Li, Zhen-Ya
Effect of tartaric acid on the microstructure and photoluminescence of SrTiO3:Pr3+ phosphors prepared by a sol-gel method
酒石酸对溶胶-凝胶法制备SrTiO3:Pr3荧光粉微观结构和光致发光的影响
  • DOI：
    10.1016/j.matchemphys.2010.04.012
  • 发表时间：
    2010-09-01
  • 期刊：
    MATERIALS CHEMISTRY AND PHYSICS
  • 影响因子：
    4.6
  • 作者：
    He, Xiuxian;Dong, Wen;Shen, Mingrong
  • 通讯作者：
    Shen, Mingrong
Sol-Gel Synthesis and Photo-Fenton-Like Catalytic Activity of EuFeO3 Nanoparticles
EuFeO3 纳米颗粒的溶胶-凝胶合成及其类 Fenton 催化活性
  • DOI：
    10.1111/j.1551-2916.2011.04522.x
  • 发表时间：
    2011-10-01
  • 期刊：
    JOURNAL OF THE AMERICAN CERAMIC SOCIETY
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Ju, Lingling;Chen, Zhiyuan;Shen, Mingrong
  • 通讯作者：
    Shen, Mingrong
Large enhancement of photoluminescence in SrTiO3:Pr3+ powders by fluorhydric acid treatment
氢氟酸处理显着增强 SrTiO3:Pr3 粉末的光致发光
  • DOI：
    10.1016/j.jlumin.2010.02.026
  • 发表时间：
    2010-08
  • 期刊：
    Journal of Luminescence
  • 影响因子：
    3.6
  • 作者：
    He, Xiuxian;Guo, Renqing;Dong, Wen;Zheng, Fengang;Fang, Liang;Shen, Mingrong
  • 通讯作者：
    Shen, Mingrong

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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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