基于SrTMO3（TM = Ti/Ru/Ir）的异质结磁构型的第一原理设计与调控

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基本信息

  • 批准号：
    11904156
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    27.0万
  • 负责人：
    张玉波
  • 依托单位：
    闽江学院
  • 学科分类：
    A2007.磁学及自旋电子学
  • 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

Transition-metal oxides (TMO) harbor diversified magnetic properties because of the subtle interplay of spin, charge, orbital, and lattice degrees of freedom of TM-d electrons. In 4d/5d-TMOs, orientations of the magnetic moments strongly couple with the lattice because of the strong spin-orbit interaction of 4d/5d electrons. Heterostructures is an effective way to tune magnetic configurations via various interface engineering techniques. For theoretical investigation of TMO-heterostructures, density functional theory (DFT) is a powerful tool, but it also meets strong limitations because of the significant self-interaction error in the conventional local/semilocal exchange-correlation functionals, which restricts the predicting power of DFT. The recently developed SCAN metaGGA makes a substantial advancement in predicting the electronic properties of cuprates with strongly-correlated 3d states, and is also found to be very accurate for the moderately-correlated 4d/5d electrons. Based on my previous investigations, I propose to study the magnetic properties of heterostructures composed of SrTMO3 (TM = Ti/Ru/Ir) perovskites. I will first design and optimize several heterostructures with particular magnetism either for device applications or with novel properties. Second, I will study the electronic mechanisms in determining the specific magnetic configurations, and will also simulate their behaviors within an electric field to look into the possibility for future all-electric spintronic devices.
过渡金属氧化物因具有自旋、电荷、轨道、晶格等自由度而呈现出丰富的磁性质，4d/5d电子的自旋轨道耦合效应将磁矩方向与晶体结构紧密联系在一起，在异质结中则有望通过界面工程实现特定的磁构型。过渡金属氧化物异质结的磁构型决定于若干电子自由度的竞争，密度泛函理论通常因为不能可靠描述d电子关联性质、从而难以准确反映这些耦合作用。SCAN交换关联泛函是密度泛函理论的一个重要进展，申请人发现SCAN能够比较可靠地模拟高温超导铜氧化物等关联体系的若干性质，而且更适用于中度关联4d/5d氧化物体系。基于上述研究，本项目将设计钙钛矿结构SrTMO3（TM=Ti/Ru/Ir）异质结，利用界面工程调控异质结的磁构型，以期实现铁磁性、垂直磁化等具有应用前景或新奇物性的体系。本项目还将研究异质结磁构型的电子结构机理，模拟与研究磁构型对外加电场的响应行为与微观机制，为开发全电场控制的自旋电子器件准备前期基础理论。

结项摘要

异质结界面工程是调控过渡金属氧化物性能的一种重要手段，其中的一个重要研究方向是调控4d/5d电子体系的新奇性质。过渡金属氧化物异质结的磁构型决定于若干电子自由度的竞争，密度泛函理论通常因为不能可靠描述d电子关联性质、从而难以准确反映这些耦合作用。在此背景之下，本项目在过去三年时间采用了最新的SCAN密度泛函理论方法，对SrTiO3/SrRuO3异质结及BaTiO3/SrRuO3开展了系统的理论研究。主要在两方面取得了重要结果：第一，通过本项目的理论研究与合作者的实验研究，证实了BaTiO3/SrRuO3异质结不但能够可以电极化翻转、而且具有金属导电性，从而实现了两种貌似矛盾性质的共存。第二，通过异质结设计，本项目设计出了基于SrTiO3/SrRuO3的垂直磁化体系，相关研究结果仍在发表过程之中。本项目为后续异质结设计提供了初步的电子结构方面的理论基础。本项目的资助或部分资助产生了7篇学术论文，并积极吸引物理学本科生参与科研，资助与培养了三名在读本科生。

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）
Off‐Stoichiometry Quaternary Heusler‐Like Semiconductors with Magnetism and Disorder
Off——化学计量四元赫斯勒——具有磁性和无序的类似半导体
  • DOI：
    10.1002/adfm.202209233
  • 发表时间：
    2022-10
  • 期刊：
    Advanced Functional Materials
  • 影响因子：
    19
  • 作者：
    Yurong Ruan;Ke Zhong;Ying Zhang;Fang Zhang;Yubo Zhang;Wenqing Zhang
  • 通讯作者：
    Wenqing Zhang
Highly efficient emission and high-CRI warm white light-emitting diodes from ligand-modified CsPbBr3 quantum dots
由配体修饰的 CsPbBr3 量子点制成的高效发射和高 CRI 暖白光发光二极管
  • DOI：
    10.29026/oea.2022.200075
  • 发表时间：
    2022-01-01
  • 期刊：
    OPTO-ELECTRONIC ADVANCES
  • 影响因子：
    14.1
  • 作者：
    Yan, Dongdong;Zhao, Shuangyi;Zang, Zhigang
  • 通讯作者：
    Zang, Zhigang
Deciphering the structure-photoluminescence correlation at small-tilt-angle grain boundaries in monolayer WS2
破译单层 WS2 小倾斜角晶界处的结构-光致发光相关性
  • DOI：
    10.1063/5.0097638
  • 发表时间：
    2022-08-01
  • 期刊：
    APPLIED PHYSICS LETTERS
  • 影响因子：
    4
  • 作者：
    Hou, Fuchen;Zhang, Yubo;Lin, Junhao
  • 通讯作者：
    Lin, Junhao
Relativistic Effects in Complex Compounds Containing Heavy Elements: Ternary Cu-Tl-X (X = S/Se/Te)
含重元素的复杂化合物中的相对论效应：三元 Cu-Tl-X (X = S/Se/Te)
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2023
  • 期刊：
    Physical Chemistry Chemical Physics
  • 影响因子：
    3.3
  • 作者：
    Da Ke;Leiqiang Li;Yubo Zhang
  • 通讯作者：
    Yubo Zhang
Tuning Electrical Conductance in Bilayer MoS2 through Defect-Mediated Interlayer Chemical Bonding.
通过缺陷介导的层间化学键合调节双层 MoS2 的电导率。
  • DOI：
    10.1021/acsnano.0c03665
  • 发表时间：
    2020-07
  • 期刊：
    ACS Nano
  • 影响因子：
    17.1
  • 作者：
    Wang Gang;Zhang Lili;Zhang Yubo;Cao Zhipeng;Wang Yu;Cao Tianjun;Wang Cong;Cheng Bin;Zhang Wenqing;Wan Xiangang;Lin Junhao;Liang Shi-Jun;Miao Feng
  • 通讯作者：
    Miao Feng

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其他文献

片角叶蝉属中国三新记录种(半翅目:叶蝉科:片角叶蝉亚科)
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    曲阜师范大学学报(自然科学版)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张玉波;蒋丽娜;张斌
  • 通讯作者：
    张斌
激光诱导等离子冲击波改善金属材料疲劳性能及强化机理的研究进展
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    材料导报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王桂阳;张玉波;王海斗;李国禄
  • 通讯作者：
    李国禄
WCp 含量对粉末冶金Cu/WCp复合材料疲劳裂纹扩展行为的影响
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    材料工程
  • 影响因子：
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  • 作者：
    张玉波;郭荣鑫;夏海廷;颜峰;林志伟
  • 通讯作者：
    林志伟
肝细胞生长因子对大鼠内侧副韧带损伤后愈合的影响
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  • 期刊：
    中国矫形外科杂志
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  • 作者：
    姜大朋;李昭铸;张玉波;韩福友;武东珍;管声扬;蒋志涛
  • 通讯作者：
    蒋志涛
洋蒲桃枝叶化学成分研究
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    中药材
  • 影响因子：
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  • 作者：
    吴泳樟;张玉波;陈能花;王国才;李药兰
  • 通讯作者：
    李药兰

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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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