Strain-induced modification of nanoscale materials properties

纳米级材料性能的应变诱导改性

基本信息

  • 批准号:
    1411335
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 64万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2014
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2014-08-15 至 2018-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

NON-TECHNICAL DESCRIPTION: Nanomagnetism is one of the most active areas in science with a wide range of fundamental scientific problems as well as important and emerging technologies. New functionality requires control of magnetic order at the nanometer spatial scale and sub-nanosecond temporal (time) scale. Within this project, the interplay of strain and magnetism in nano-structured magnetic materials and the control of these properties to yield new functionality are being studied. Researchers are combining novel materials engineering and synthesis approaches with advanced synchrotron techniques for three-dimensional strain and piezoelectric imaging to probe the response of nanoscale systems to perturbation by magnetic and electric fields. The goal is to gain a fundamental understanding of strain in nanostructured materials. This project will benefit from strong collaborations with international, national user facility and industrial scientists. This interactive approach provides important educational and post-graduate career opportunities for both graduate and undergraduate students. In addition the project includes outreach efforts aimed at middle-school and high-school students via the Young Physicist Program at the University of California San-Diego (UCSD) and The Winston School in Del Mar, and outreach at the undergraduate level, via UCSD's Society of Physics Students.TECHNICAL DETAILS: The first part of the project probes the fundamental magnetostrictive response of nano-materials of magnetic transition metals and transition-metal oxides. In doing so, thin-film heterostructures, core-shell nanowires and nanoparticles are being imaged by coherent X-ray diffraction techniques to obtain quantitative three-dimensional nano-scale images of the magnetostriction and then link the magneto-elastic response to the microstructure and micromagnetic states. This research then uses strain to obtain and optimize giant magnetostriction in nanostructures materials. In the next stage, materials are being integrated into devices to actively control the strain, magnetic, transport and magneto-optical responses with a combination of magnetic and electric fields. Finally, the response of strain at the ultrafast timescales using synchrotron-based pump-probe techniques probes the systems with electric, magnetic or thermal pulses and images the response with nano-focused and/or coherent X-ray diffraction techniques.
非技术描述:纳米磁学是科学中最活跃的领域之一,具有广泛的基础科学问题以及重要的新兴技术。新的功能需要在纳米空间尺度和亚纳秒时间尺度上控制磁顺序。在这个项目中,正在研究纳米结构磁性材料中应变和磁性的相互作用以及对这些特性的控制以产生新的功能。研究人员正在将新型材料工程和合成方法与先进的三维应变和压电成像同步加速器技术相结合,以探测纳米级系统对磁场和电场扰动的响应。目标是获得对纳米结构材料应变的基本理解。该项目将受益于国际、国家用户设施和工业科学家的强有力合作。这种互动方式为研究生和本科生提供了重要的教育和研究生就业机会。此外,该项目还包括通过加州大学圣地亚哥分校(UCSD)和德尔马温斯顿学校的青年物理学家计划针对中学生和高中生的推广工作,以及通过加州大学圣地亚哥分校物理学生协会在本科生层面的推广工作。技术细节:项目第一部分探讨磁性过渡金属和过渡金属氧化物纳米材料的基本磁致伸缩响应。在此过程中,利用相干x射线衍射技术对薄膜异质结构、核壳纳米线和纳米颗粒进行成像,获得磁致伸缩的定量三维纳米级图像,然后将磁弹性响应与微观结构和微磁状态联系起来。本研究利用应变来获得并优化纳米结构材料的超磁致伸缩。下一阶段,材料将被集成到器件中,通过磁场和电场的组合来主动控制应变、磁性、输运和磁光响应。最后,利用基于同步加速器的泵探针技术,利用电、磁或热脉冲探测系统的超快时间尺度应变响应,并利用纳米聚焦和/或相干x射线衍射技术对响应进行成像。

项目成果

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  • 资助金额:
    $ 64万
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知道了