超强度原子薄膜弹性应变工程的理论和计算探索

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    11174009
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    冯济
  • 依托单位：
    北京大学
  • 学科分类：
    A2004.凝聚态物质电子结构
  • 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

对材料的精细调控在基础物理研究和新技术开发等方面都具有决定性的意义。近年来可以承载极大应变的超强度原子薄膜材料的出现，为通过弹性应变工程调控其量子和输运行为提供了前所未有的空间。虽然对这种原子尺度薄膜力学性质的研究已经有了一些工作，但是，对这一系列新材料的物理和化学性能的研究，特别是其弹性应变工程，尚还刚刚起步。本研究项目计划采用多物理和多尺度的计算模拟方法，针对超强度原子薄膜的力学性质、结构形态、电子结构以及输运行为开展系统研究，可望在理论上丰富我们对这一新兴材料的认识。基于本项目的研究，我们将设计通过弹性应变对原子薄膜的性能和功能的精细调控，为将探索其在能源和微电子等战略领域中的应用提供重要的支持。同时，本课题还将针对原子薄膜材料模拟的需要，发展新的计算方法，用以准确描述其力学行为和电子结构，推动计算物理和材料模拟方法学的进一步发展。

结项摘要

对材料的精细调控在基础物理研究和新技术开发等方面都具有决定性的意义。近年来可以承载极大应变的超强度原子薄膜材料的出现，为通过弹性应变工程调控其量子和输运行为提供了前所未有的空间。本研究项目采用了多物理和多尺度的计算模拟方法，并与实验组展开合作，针对超强度原子薄膜的力学性质、结构形态、电子结构以及输运行为开展了系统研究。.. 采集太阳能并将之转变为电能一直以来都是一个极为重要的课题。我们通过在单层二硫化钼中的应变构造所谓的“太阳能漏斗”，为这一个课题提供了全新的视角。这项工作发表在《自然-光学》[Nature Photonics 6, 886-872 (2012)]上。这个工作中，我们从理论上提出，可以通过应变工程调控半导体中载流子的运动。在接下来的两年中，我与俞大鹏实验团队合作，在ZnO微/纳米线中实现了这一设想的实验突破。我们通过建立基于泊松-波尔兹曼方程的理论模型，并通过数值模拟，建立了应变梯度对激子的驱动效应所的机制。该结果发表在纳米科技领域的顶级刊物《先进材料》(Advanced Materials 2014, 26, 2572, Xuewen Fu, et al.)上。随后，通过与瑞士洛桑理工大学的Benoit Deveaud教授课题组开展合作，首次从实验上直接观察到了前面工作预言的应变梯度对激子的驱动效应，确立了半导体中应变梯度的重要作用，即应变梯度可有效用于调控半导体激子和载流子动力学特性,这对于设计开发各种新型半导体光电子器件具有十分重要的指导意义。该结果发表在纳米科技领域的顶级刊物《ACS Nano》(ACS Nano 2014, 8 (4), 3412.Xuewen Fu, et al.) 上。这是迄今国际上为数不多的在超高时空分辨条件下研究半导体材料载流子动力学效应的研究工作，也是我国在此研究方面唯一的报道工作。在这一系列进展的基础上，我们(俞大鹏，冯济，Jame Hone)应邀MRS Bulletin撰写 Perspective综述一篇。我们的研究丰富了对这一类新兴材料的认识，并将为将探索其在能源和微电子等战略领域中的应用提供重要的支持。

项目成果

期刊论文数量（25）
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 carbon allotrope with strong electronic anisotropy
具有强电子各向异性的二维碳同素异形体
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    冯济
  • 通讯作者：
    冯济
Strain-engineered artificial atom as a broad-spectrum solar energy funnel
应变工程人造原子作为广谱太阳能漏斗
  • DOI：
    10.1038/nphoton.2012.285
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    NATURE PHOTONICS
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Feng; Ji;Qian; Xiaofeng;Huang; Cheng-Wei;Li; Ju
  • 通讯作者：
    Ju
First-Principles Study of the Magnetic Structure of Na2IrO3
Na2IrO3磁结构的第一性原理研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    Physical Review Letters
  • 影响因子：
    8.6
  • 作者：
    Kaige Hu;Fa Wang;Ji Feng
  • 通讯作者：
    Ji Feng
Influence of water on the electronic structure of metal-supported graphene: Insights from van der Waals density functional theory
水对金属支撑石墨烯电子结构的影响：范德华密度泛函理论的见解
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    Physical Review B
  • 影响因子：
    3.7
  • 作者：
    Enge Wang;Sheng Meng;Jiri Klimes;Angelos Michaelides
  • 通讯作者：
    Angelos Michaelides
Valley-selective circular dichroism in monolayer molybdenum disulphide
单层二硫化钼中的谷选择性圆二色性
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    Nature Communications
  • 影响因子：
    16.6
  • 作者：
    Pingheng Tan;Enge Wang;Baoli Liu;Ji Feng
  • 通讯作者：
    Ji Feng

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其他文献

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基于密度泛函理论的物性计算方法
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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

        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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