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,具有广泛的基本科学问题以及重要的和新兴的技术。新功能需要在纳米空间尺度和次纳秒时间(时间)尺度上控制磁顺序。在该项目中,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功能。研究人员正在将新型材料工程和合成方法与高级同步加速器技术结合使用,用于三维应变和压电成像,以探测纳米级系统对磁和电场扰动的响应。目的是对纳米结构材料的应变有基本的理解。该项目将受益于与国际,国家用户设施和工业科学家的强大合作。 这种互动方法为研究生和本科生提供了重要的教育和研究生职业机会。此外,该项目还包括通过在加利福尼亚州圣迪格大学(UCSD)的年轻物理学家计划(UCSD)和Del Mar的Winston School的年轻物理学家计划和高中生的宣传工作,以及在UCSD物理学会的大学生中,在本科生的外展活动。过渡金属氧化物。 在此过程中,通过相干X射线衍射技术对薄膜异质结构,核心纳米线和纳米颗粒进行成像,以获得磁静脉的定量三维纳米尺度图像,然后将磁弹性响应链接到微结构和微磁性状态。然后,这项研究使用应变来获取和优化纳米结构材料中的巨型磁曲。在下一阶段,将材料集成到设备中,以通过磁场和电场的结合来积极控制应变,磁性,传输和磁光反应。最后,使用基于同步加速器的泵探针技术在超快时间尺度上的应变响应用电气,磁性或热脉冲探测系统,并使用以纳米为中心和/或相干X射线衍射技术进行响应。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
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会议论文数量(0)
专利数量(0)

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