锕系固体氧化物中杂质效应的电子结构计算研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21771167
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0608.放射化学与辐射化学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Solid state actinide oxides have been considered as the most concerned solid state actinide-based compounds mainly due to their importance in the scientific research and practical application in the context of nuclear fuel and chemical corrosion. Available reports focus on the stoichiometric actinide oxides; however, the impurities effects that cannot be avoided in the actual conditions have been rarely reported. Owing to the potential dangerousness in handling the radioactive materials and the scarcity of high-quaility actinide samples, the direct microscopic-structure characterization and analysis on actinide-based materials are extremely difficult. A possible solution to the understanding of the behaviors of impurities and their effects on actinide-based materials is the use of advanced electronic structure calculation methods. In the present work, we will conduct the calculations on the geometric configuration and occupied site, electronic state, energetics, chemical bonding, thermodynamics and kinetics of impurities in actinide oxides by using hybrid density functional theory. Other methods such as DFT+U and dynamic mean-field theory (DMFT) are selected for comparison. According to the calculation results, the influences of impurities on actinide oxides and the trends of impurities behaviors in the oxides are expected to be obtained. Moreover, the roles of impurities in the actinide oxides in the actual conditions could be discussed in detail. By combining the theoretical results with the available experimental findings, the impurities effects in actinide oxides could be reasonably evaluated and predicted. Therefore, some valuable theoretical instructions could be provided for the practical applications of actinide-based materials.
锕系氧化物因在化学腐蚀及核燃料领域的重要性而成为最受关注的固态锕系化合物。已有的研究集中在化学计量比锕系氧化物体系,而对于实际条件下无法避免的杂质效应问题的研究则较少报道。鉴于锕系材料的潜在危险性以及高质量样品稀缺等限制因素,直接针对锕系材料的微观结构表征和分析非常困难,先进的电子结构计算方法有利于理解锕系氧化物中杂质原子行为以及它们对材料性质的影响。本项目将以杂化密度泛函理论计算方法为主,以DFT+U和DMFT等强关联电子体系第一性原理计算方法为辅,研究锕系氧化物中杂质原子的结构和占位、电子态、能量学、成键特征、热力学和动力学等,获得杂质原子对锕系氧化物性质的影响程度以及杂质原子行为的规律性认识,深入探讨杂质原子在锕系氧化物实际使用条件下的作用机制,结合相关实验研究成果,合理评价和预测锕系氧化物中的杂质效应,为锕系材料的实际使用提供若干重要的理论指导原则。

结项摘要

准确理解锕系氧化物的缺陷性质对锕系材料的应用非常重要。众所周知,锕系材料毒性和放射性非常强,这使得其实验表征非常困难,实验数据缺乏。由此,发展锕系材料缺陷性质的第一性原理计算方法非常重要。本项目以杂化密度泛函理论计算方法为主,以DFT+U和DMFT等强关联电子体系第一性原理计算方法为辅,研究锕系氧化物中杂质原子的结构和占位、电子态、能量学、成键特征、热力学和动力学等,获得杂质原子对锕系氧化物性质的影响程度以及杂质原子行为的规律性认识,深入探讨杂质原子在锕系氧化物实际使用条件下的作用机制,结合相关实验研究成果,合理评价和预测锕系氧化物中的杂质效应,获得缺陷性质的基本规律、氧化态的确定方法以及锕系材料氧化态的基本规律,为锕系材料的实际使用提供若干重要的理论指导原则。

项目成果

期刊论文数量(26)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
First-Principles Insights into the Oxidation States and Electronic Structures of Ceria-Based Binary, Ternary, and Quaternary Oxides
对二元、三元和四元氧化物的氧化态和电子结构的第一性原理见解
  • DOI:
    10.1021/acs.jpcc.8b09852
  • 发表时间:
    2018-12
  • 期刊:
    Journal of Physical Chemistry C
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Ao Bingyun;Qiu Ruizhi;Hu Shu Xian
  • 通讯作者:
    Hu Shu Xian
New Insights into the Crystal Structures of Plutonium Hydrides from First-Principles Calculations
从第一性原理计算对氢化钚晶体结构的新见解
  • DOI:
    10.1021/acs.jpcc.7b11464
  • 发表时间:
    2018-05-10
  • 期刊:
    JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Li, Shichang;Ao, Bingyun;Gao, Tao
  • 通讯作者:
    Gao, Tao
Thermodynamical stability of plutonium monoxide with carbon substitution (Supplementary Cover Art)
碳取代的一氧化钚的热力学稳定性(补充封面艺术)
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    The Journal of Physical Chemistry C
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Ruizhi Qiu;Xin Wang;Yongbin Zhang;Bingyun Ao;Kezhao Liu
  • 通讯作者:
    Kezhao Liu
Electronic Structure and Chemical Bonding of [AmO2(H2O)n]2+/1+
[AmO2(H2O)n]2 /1 的电子结构和化学键
  • DOI:
    10.1021/acsomega.8b01324
  • 发表时间:
    2018-10
  • 期刊:
    ACS Omega
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Shu Xian Hu;Hai Tao Liu;Jing Jing Liu;Ping Zhang;Bingyun Ao
  • 通讯作者:
    Bingyun Ao
Pressure-Stabilized Zinc Trifluoride.
压力稳定的三氟化锌。
  • DOI:
    10.1021/acs.jpclett.0c00368
  • 发表时间:
    2020-03
  • 期刊:
    The journal of physical chemistry letters
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Tao Gao;Shiyin Ma;Shichang Li;Bingyun Ao
  • 通讯作者:
    Bingyun Ao

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其他文献

X-ray diffraction analysis of uranium tritide after aging for 420 days
氚化铀老化420天后的X射线衍射分析
  • DOI:
    10.1016/j.jnucmat.2008.12.039
  • 发表时间:
    2009-02
  • 期刊:
    Journal of Nuclear Materials
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    敖冰云;张延志;蔚勇军;汪小琳
  • 通讯作者:
    汪小琳
嵌入原子法计算金属钚中点缺陷的能量
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨剑瑜;陈丕恒;敖冰云;汪小琳;史鹏;胡望宇
  • 通讯作者:
    胡望宇
钚自辐照老化过程中氦效应理论研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    原子能科学技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赖新春;敖冰云;汪小琳;陈丕恒
  • 通讯作者:
    陈丕恒
稀有气体原子与Pu(100)表面相互作用的第一性原理研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    原子能科学技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈秋云;曹坤;敖冰云;赖新春
  • 通讯作者:
    赖新春
Atomistic behavior of helium–
氦的原子行为 –
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    敖冰云;杨剑瑜;汪小林;胡望宇
  • 通讯作者:
    胡望宇

其他文献

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敖冰云的其他基金

钚的固体化学
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    400 万元
  • 项目类别:
    国家杰出青年科学基金

相似国自然基金

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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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