磁性金属纳米颗粒的可控制备及其高频性能的研究

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基本信息

  • 批准号：
    51071173
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    39.0万
  • 负责人：
    杨海涛
  • 依托单位：
    中国科学院物理研究所
  • 学科分类：
    E0107.金属功能材料
  • 结题年份：
    2013
  • 批准年份：
    2010
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2011-01-01 至2013-12-31

项目摘要

通过对磁性纳米颗粒磁化动力学和高频磁化机制的研究，将极大促进磁性纳米颗粒在未来高频磁性材料及其在微纳电磁器件中的应用。本项目拟通过高温有机液相法制备尺寸和形状可控的单分散铁基磁性金属纳米颗粒，利用惰性材料包覆纳米颗粒形成具有致密核壳结构的磁性纳米颗粒，实现对磁性纳米颗粒的间距和偶极相互作用的有效调控。重点研究不同磁性纳米颗粒体系在高频磁场下的磁偶极相互作用效应和动力学磁化性质，以完善磁性纳米颗粒的微磁化机理；系统研究磁性纳米颗粒阻塞共振频率随尺寸、形状和偶极相互作用的变化规律，探索超顺磁阻塞共振频率的产生机制和主要影响因素，明确磁性纳米颗粒在GHz频段调制磁导率的内在机制，构建不同于传统大块材料Snoek极限理论的共振频率和磁导率的新函数关系。通过与不同介电常数有机树脂的复合，探索研制使用频率在GHz频段的、磁导率和介电常数同时可调的新型磁电介质纳米复合材料。

结项摘要

通过对磁性纳米颗粒磁化动力学和高频磁化机制的研究，将极大促进磁性纳米颗粒在未来高频磁性材料及其在微纳电磁器件中的应用。本项目通过高温有机液相法制备出尺寸和形状可控的单分散铁基磁性金属纳米颗粒，进而实现对磁性纳米颗粒的间距和偶极相互作用的有效调控，系统研究磁性纳米颗粒阻塞共振频率随尺寸、形状和偶极相互作用的变化规律。本项目取得了多项重要成果。首次提出利用硬质壳层实现对颗粒间距的精确调控，从而调控磁性纳米颗粒间的磁耦合作用力的大小，得到无相互作用体系到强相互作用的多种磁性纳米体系，通过实验和MC方法模拟计算深入揭示了耦合作用对纳米颗粒交流磁化的影响，给出了判断无相互作用磁性纳米体系的普适公式；利用高温油相法制备出产量可超过1克、尺寸和形状高度均一的Fe3O4纳米颗粒体系，揭示了表面活性剂和浓度对其粒径的影响并不遵循单调增加或者减少的规律，而是呈非单调的变化规律，改变了多年来在纳米颗粒合成领域普遍认可的单调线性的变化规律；系统研究了Fe3O4超顺磁纳米颗粒在0.1-10GHz高频率交变磁场下的磁化机制，发现室温下磁导率的虚部在1.3GHz处出现内禀的自然共振峰(natural resonance)，同时在5.3GHz观察到另一个强的共振峰，这一共振峰是由热扰动作用下的Gilbert阻尼力矩和交变磁场的共同作用产生的，表明在此阻塞频率（fb，blocking resonance）超顺磁纳米颗粒体系将由超顺磁态弛豫到铁磁态。进一步发现偶极相互作用不仅可在直流磁场下将阻塞温度从86K调控到37K，而且8nm的SiO2壳层可以将阻塞频率从5.3GHz调控到6.9GHz，同时还可以将反射损耗从20.3dB减小到7.5dB。这些结果表明在超顺磁纳米颗粒体系中存在新的阻塞共振机制，而这一共振机制不仅取决于其内禀的旋磁比、饱和磁化强度和体积等性质，也取决于外禀的偶极相互作用，通过有效调节这些因素，可以获得远高于其内禀的自然共振频率的工作截止频率（cut-off frequency），从而极大促进超顺磁纳米颗粒体系在高频和自旋电子器件中的应用研究。

项目成果

期刊论文数量（6）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Non-monotonic size change of monodisperse Fe3O4 nanoparticles in the scale-up synthesis
放大合成中单分散 Fe3O4 纳米粒子的非单调尺寸变化
  • DOI：
    10.1039/c3nr33950e
  • 发表时间：
    2013-01-01
  • 期刊：
    NANOSCALE
  • 影响因子：
    6.7
  • 作者：
    Song, Ning-Ning;Yang, Hai-Tao;Cheng, Zhao-Hua
  • 通讯作者：
    Cheng, Zhao-Hua
Integrating giant microwave absorption with magnetic refrigeration in one multifunctional intermetallic compound of LaFe(11.6)Si(1.4)C(0.2)H(1.7).
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  • DOI：
    10.1038/srep02291
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    SCIENTIFIC REPORTS
  • 影响因子：
    4.6
  • 作者：
    Song, Ning-Ning;Ke, Ya-Jiao;Yang, Hai-Tao;Zhang, Hu;Zhang, Xiang-Qun;Shen, Bao-Gen;Cheng, Zhao-Hua
  • 通讯作者：
    Cheng, Zhao-Hua
Determination of the critical interspacing for the noninteracting magnetic nanoparticle system
非相互作用磁性纳米颗粒系统临界间距的确定
  • DOI：
    10.1063/1.3574917
  • 发表时间：
    2011-04-11
  • 期刊：
    APPLIED PHYSICS LETTERS
  • 影响因子：
    4
  • 作者：
    Yang, H. T.;Liu, H. L.;Li, L. F.
  • 通讯作者：
    Li, L. F.

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  • 通讯作者：
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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]
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          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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