磁性介孔材料的吸波特性调控与透射电子显微学分析

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51172047
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    58.0万
  • 负责人：
    车仁超
  • 依托单位：
    复旦大学
  • 学科分类：
    E0210.无机非金属类生物材料
  • 结题年份：
    2015
  • 批准年份：
    2011
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2012-01-01 至2015-12-31

项目摘要

按照电磁阻抗渐变的匹配设计，利用结构有序的介孔模板和"纳米铸造"技术合成新颖的磁性介孔微波吸收材料，特征为：孔道内部填充铁磁性金属纳米粒子或纳米线、外层再包覆介电常数和磁导率可调的多层介孔氧化物薄膜、吸波频带宽且反射衰减强。运用电子全息、电子能量损失谱/高角环型暗场成像、磁圆二向色性、原位加热透射电镜实验等先进的电子显微学技术，研究多种"核壳"结构和多层介孔薄膜的的电磁参数匹配组合、介孔墙壁与内部磁性金属之间界面相的微结构，磁单畴的磁极化强度与畴壁位移行为、比表面贡献的损耗、加热相变对上述材料吸波能力的影响规律。解析介孔孔道内部磁性金属纳米颗粒的自旋磁矩，通过解析能量损失谱的近边精细结构研究介孔孔道与磁性金属界面区域的元素的价态精细结构和带间跃迁、低能损失谱对应的介电函数与密度泛函计算，建立物理模型。本申请的基础为申请者在Adv. Mater.上发表的文章,已被引用155次。

结项摘要

本项目按照电磁阻抗匹配原则设计并制备了一系列新颖的磁性介孔微波吸收材料，优点包括：低密度、多组元、吸波强、频带宽。课题优化了纳米铸造、层层包覆自组装和溶剂挥发诱导自组装的合成工艺参数。其中，海胆状复合微球吸收剂的吸波能力最强，达-60分贝，且带宽超过8GHz。强吸波的机理在于把钴镍坡莫合金强磁性材料作为磁核提供磁损耗、把氧化物纳米片和纳米纤维组装在磁核外表面提供介电损耗，成功构筑了三明治状的多级复合吸波结构。同时，发现了一种准确且易于实现的调节吸波频率的方法，即只改变双层碳纳米管薄膜铺排的交叉角就可以敏感地使吸波频率得到移动，透射电镜电子全息实验证实介电极化场的分布与形状受碳管阵列铺排方式的影响。结果以通讯作者身份在Advanced Materials发表了2篇论文。课题系统研究了复合介孔材料的结构排布对吸波性能的影响，发现：孔道排列方式、核壳的化学组分、介孔薄膜的厚度和孔道与填充物的界面对复合材料整体的吸波能力有显著的调控作用。有效的调变策略是退火的温度、气氛、前驱物种类形状等。这部分结果以通讯作者发表了20多篇Journal of Materials Chemistry、ACS Applied Materials Interface和Nanoscale文章。本课题运用特色洛伦兹电镜分析建立了磁性介孔复合吸波材料的微结构与性能之间的联系，取得了一系列突破性进展。透射电镜中原位加热实验表明：以四氧化三铁为核、以二氧化锆为壳的磁介孔微球在1200度以下的结构都可以得到很好的保持，外壳的结构完整，有效地保护了内核不被氧化而导致的磁性降低。介孔复合金属纳米粒子在透射电镜中的原位加热实验揭示了奥斯瓦尔德熟化机制与重力势能在介孔金属复合体系中的重要作用，表面等离激元能量扩展是金属颗粒在限域空间中迁移和合并的驱动力，该结果以通讯作者发表在ACS Nano和Appl. Phys. Lett.上。低温原位电磁场耦合电镜实验表明，磁畴可以被多场调制，在合适条件下转变为拓扑数守恒的圆球状磁畴，这对于理解吸波机理的损耗提供了直接证据，结果以通讯作者发表在Nature Communication上。课题总共发表SCI论文40多篇（通讯作者且标注了资助号），培养研究生12人以上，在国际国内会议做邀请报告11次。

项目成果

期刊论文数量（94）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（1）
专利数量（1）
Morphology-dominant microwave absorption enhancement and electron tomography characterization of CoO self-assembly 3D nano-flowers
CoO自组装3D纳米花的形态主导微波吸收增强和电子断层扫描表征
  • DOI：
    10.1039/c4tc00739e
  • 发表时间：
    2014-01-01
  • 期刊：
    JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C
  • 影响因子：
    6.4
  • 作者：
    Li, Ying;Zhang, Jie;Che, Renchao
  • 通讯作者：
    Che, Renchao
Mn_3O_4纳米颗粒基于第一性原理的磁性研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    复旦学报(自然科学版)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    梁重云;梁重云;车仁超;车仁超
  • 通讯作者：
    车仁超
Scalable synthesis of Cu2S double-superlattice nanoparticle systems with enhanced UV/visible-light-driven photocatalytic activity
可扩展合成具有增强紫外/可见光驱动光催化活性的 Cu2S 双超晶格纳米粒子系统
  • DOI：
    10.1016/j.apcatb.2014.06.052
  • 发表时间：
    2015-01-01
  • 期刊：
    APPLIED CATALYSIS B-ENVIRONMENTAL
  • 影响因子：
    22.1
  • 作者：
    Cao, Qi;Che, Renchao;Chen, Nan
  • 通讯作者：
    Chen, Nan
General synthesis of xLi(2)MnO(3)center dot(1-x)LiMn1/3Ni1/3Co1/3O2 nanomaterials by a molten-salt method: towards a high capacity and high power cathode for rechargeable lithium batteries
熔盐法一般合成xLi(2)MnO(3)中心点(1-x)LiMn1/3Ni1/3Co1/3O2纳米材料：用于可充电锂电池的高容量和高功率正极
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    Journal of Materials Chemistry
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Hou, Mengyan;Wang, Fei;Che, Renchao;Xia, Yongyao
  • 通讯作者：
    Xia, Yongyao
Edge-mediated skyrmion chain and its collective dynamics in a confined geometry.
边缘介导的斯格明子链及其在有限几何结构中的集体动力学
  • DOI：
    10.1038/ncomms9504
  • 发表时间：
    2015-10-08
  • 期刊：
    Nature communications
  • 影响因子：
    16.6
  • 作者：
    Du H;Che R;Kong L;Zhao X;Jin C;Wang C;Yang J;Ning W;Li R;Jin C;Chen X;Zang J;Zhang Y;Tian M
  • 通讯作者：
    Tian M

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其他文献

Synthesis and dislocations of 1111-type GdFePO suoerconductor
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  • 作者：
    车仁超
  • 通讯作者：
    车仁超
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  • DOI：
    10.1007/s00339-009-5367-z
  • 发表时间：
    2009-08
  • 期刊：
    Applied Physics A-Materials Science & Processing
  • 影响因子：
    2.7
  • 作者：
    车仁超
  • 通讯作者：
    车仁超
Synthesis of monodispersed untrafine Bi2S3 nanocrystals
单分散超细 Bi2S3 纳米晶的合成
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Journal of Alloys and Compounds
  • 影响因子：
    6.2
  • 作者：
    车仁超
  • 通讯作者：
    车仁超
High-resolution electron microscopy study of mesoporous dichalcogenides and their hydrogen storage properties
介孔二硫化物及其储氢性能的高分辨率电子显微镜研究
  • DOI：
    10.1088/0957-4484/22/7/075702
  • 发表时间：
    2011-02
  • 期刊：
    Nanotechnology
  • 影响因子：
    3.5
  • 作者：
    车仁超
  • 通讯作者：
    车仁超
1111型GdFePO超导体的合成与位错
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    徐州工程学院学报(自然科学版)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    梁重云;梁重云;车仁超;车仁超
  • 通讯作者：
    车仁超

其他文献

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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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