Sr1-xCaxTiO3体系 “铁电”超导电性研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11904294
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2008.超导与超流
  • 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

Ferroelectricity (FE) is a state of matter with parallel aligned reversible electric dipoles and mobile electrons in metals are expected to screen the Coulomb interaction between the dipoles. In this sense, only ionic insulators lacking inversion symmetry are qualified as true ferroelectrics. Superconductivity (SC) is an instability in metals,arising from dissipationless movement of electrons. These two states of matter have little in common. ..Our recent paper reported that the FE is suppressed by electron doping in Sr1-xCaxTiO3, concomitant with the emergence of SC and both phases coexist in an intermediate doping range (Nat. Phys. 13, 643 (2017)). The result raises several new questions: How do dipoles communicate with each other inside a Fermi sea? What is the link between FE and SC? Do the FE fluctuations have positive impacts on SC electron pairing?..The pre-experiment has found a trend of re-emergence of FE instability in the deeper metallic phase, which indicates that the interaction between mobile electrons and dipoles is not the classical Thomas-Fermi screening and one may invoke quantum mechanisms for explanation. This proposal plans to study Sr1-xCaxTiO3 samples with various Ca contents by utilizing electric transport, thermal transport, thermal expansion and ultrasonic velocity measurements, in order to determine the mechanism of dipole-dipole interaction, find the evidence of SC phase impacted by FE instability and unveil the symmetry of SC order parameter. The research may provide an in-depth interpretation for the possible interaction between FE and SC and promote the exploration of new SC mechanisms.
根据常识,铁电相拥有可翻转的宏观电偶极矩,只存在于中心反演对称破缺的离子型绝缘体中;超导态源自电子库伯对的无损运动,铁电与超导毫不相关。我们最近报道在铁电体Sr1-xCaxTiO3中引入少量电子可抑制铁电相,诱导超导相变,且在一定电子浓度范围存在超导与铁电相共存现象。该发现引出一系列问题,如电偶极矩在费米面中如何相互作用,铁电和超导相的相互关系是什么,铁电涨落是否有可能提供超导电子配对所需的元激发等。我们前期实验研究表明铁电相在金属相中出现再入迹象,运动电子与局域电偶极矩的相互作用不是经典的托马斯-费米屏蔽,需要寻求量子机制解释。本项目计划利用电输运、热输运、热膨胀系数,声速等手段对不同Ca含量的Sr1-xCaxTiO3体系进行详细测量,明确电偶极矩相互作用机制,寻找铁电涨落影响超导相的直接证据,揭示超导序参量对称性。本研究有助于深入理解铁电-超导相互作用,探索新型超导机制。

结项摘要

铁电相拥有可翻转的宏观电偶极矩,只存在于中心反演对称破缺的绝缘体中。金属中的自由电子会屏蔽电偶极矩间的长程库伦相互作用,因此在一般情况下铁电相与金属相无法共存。近些年,人们发现当自由电子浓度极低,库伦屏蔽作用无法完全破坏铁电相时,存在铁电/金属共存情况,并伴随奇异物性的产生。本项目在相关方面做了一系列研究,成果如下: 1. 验证了极化金属的铁电屏蔽RKKY模型,在潜在的铁电金属Bi2O2Se体系发现低温电阻率的温度平方关系不能由费米液体电子-电子散射机制解释,挑战了教课书中的知识;2. 合成了绝缘相Bi2O2Se块材和薄膜样品,研究其热电、电学输运性质;3. 发现了金属掺杂的过渡金属二硫化物(TMDC)奇异的公度平移堆栈相变,丰富了人们对TMDC结构相变的理解。以上工作探索了新型铁电金属材料,拓展了人们对铁电金属物理现象的认知。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
T-square resistivity without Umklapp scattering in dilute metallic Bi2O2Se
稀金属 Bi2O2Se 中无 Umklapp 散射的 T 方电阻率
  • DOI:
    10.1038/s41467-020-17692-6
  • 发表时间:
    2020-03
  • 期刊:
    Nature Communications
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Wang Jialu;Wu Jing;Wang Tao;Xu Zhuokai;Wu Jifeng;Hu Wanghua;Ren Zhi;Liu Shi;Behnia Kamran;Lin Xiao
  • 通讯作者:
    Lin Xiao
Thermoelectric properties of Bi2O2Se single crystals
Bi2O2Se单晶的热电性能
  • DOI:
    10.1063/5.0063091
  • 发表时间:
    2021-08
  • 期刊:
    Applied Physics Letters
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Wang Jialu;Hu Wanghua;Lou Zhefeng;Xu Zhuokai;Yang Xiaohui;Wang Tao;Lin Xiao
  • 通讯作者:
    Lin Xiao
Highly insulating phase of Bi2O2Se thin films with high electronic performance
具有高电子性能的Bi2O2Se薄膜的高绝缘相
  • DOI:
    10.1007/s12274-022-5046-3
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Nano Research
  • 影响因子:
    9.9
  • 作者:
    Tao Wang;Zhuokai Xu;Ziye Zhu;Mengqi Wu;Zhefeng Lou;Jialu Wang;Wanghua Hu;Xiaohui Yang;Tulai Sun;Xiaorui Zheng;Wenbin Li;Xiao Lin
  • 通讯作者:
    Xiao Lin
Giant Modulation of the Electron Mobility in Semiconductor Bi2O2Se via Incipient Ferroelectric Phase Transition
通过初始铁电相变对半导体 Bi2O2Se 中的电子迁移率进行巨调制
  • DOI:
    10.1021/jacs.1c12681
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Journal of the American Chemical Society
  • 影响因子:
    15
  • 作者:
    Ziye Zhu;Xiaoping Yao;Shu Zhao;Xiao Lin;Wenbin Li
  • 通讯作者:
    Wenbin Li
Huge permittivity and premature metallicity in Bi2O2Se single crystals
Bi2O2Se 单晶中的巨大介电常数和过早金属丰度
  • DOI:
    10.1007/s11433-021-1683-5
  • 发表时间:
    2021-02
  • 期刊:
    Science China Physics,Mechanics & Astronomy
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xu ZhuoKai;Wang JiaLu;Wang Tao;Hu WangHua;Yang XiaoHui;Lin Xiao
  • 通讯作者:
    Lin Xiao

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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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