稳态强磁场下STM/STS图像的数值计算模拟

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    U1632162
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    50.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A3205.稳态强磁场
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Currently, STM images have been realized technically under 27 tesla at uniform strong magnetic field scientific center in China. This brings forth the requirement for STM/STS image calculations and theoretical analysis of materials under uniform strong magnetic field. For a direct first-principles calculation for system under strong magnetic field, now there are still unsolved methodology problems. Basing on our abundant research experience in the first-principles calculations and maximum localized Wannier functions (MLWF) approach, we try to build up a new theoretical research framework for STM/STS image calculation under uniform strong magnetic field. Taking topological insulator Bi2Se3 as an example, research contents are included: 1) Obtaining the effective Hamiltonian parameters for system without magnetic field by using the MLWF approach in combination with the first-principles calculations; 2) The effect of external magnetic field is introduced by perturbation theory. Here, the on-site energies and hopping parameters of system under a uniform steady magnetic field are expressed as a combination of those in the absence of magnetic field and an additional phase factor induced by magnetic field. Further, the spin-orbital coupling correction needs to be introduced in Hamiltonian under magnetic field. Diagonalizing the final Hamiltonian, one can get electronic structure and surface local density of states; 3) Based on Hamiltonian parameters of bulk system and slab system under magnetic field, one can obtain semi-infinite surface Green functions and surface local density of states by using iteration method. Eventually, high-precision STM/STS image can be obtained by Tersoff-Hamann approach.
目前稳态强磁场中心已经实现在27 T强场下的STM成像。这就对强磁场下材料STM/STS图像的计算和理论分析提出了要求。当前,第一性原理方法在强磁场下的应用还有很多方法上的问题没有解决。基于在密度泛函计算和最大局域化瓦尼尔函数应用方面的经验,本项目拟发展具有第一性原理精度的强磁场下STM/STS图像模拟的新框架。以拓扑绝缘体Bi2Se3为研究对象,拟展开以下研究:1)通过最大局域化瓦尼尔函数计算,得到基于第一性原理计算的无磁场下的有效哈密顿参数。2)采用微扰展开方法引入强磁场效应,把磁场中的哈密顿参数展开为无磁场时的哈密顿参数,以及磁场相关的相因子的组合。进一步在哈密顿中引入自旋-轨道耦合修正。3)基于获得的磁场下的三维体结构和二维表面的哈密顿参数,使用迭代方法计算出半无限表面格林函数和表面局域态密度,通过Tersoff-Hamann近似得到拓扑绝缘体Bi2Se3表面的STM/STS图像。

结项摘要

目前稳态强磁场中心已经实现在27 T强场下的STM实验研究。这就对强磁场下材料电子结构的计算和理论分析提出了要求。基于微扰理论,我们解析地推导了在周期性体系中引入了强磁场效应的理论框架,其中同时严格考虑了磁平移对称性的约束和晶格的周期性边界条件,得到了存在磁场时的有效哈密顿的普适表达式。结合密度泛函理论和最大局域化瓦尼尔函数方法,我们将考虑磁场效应的解析公式程序化,完成了整套计算代码的编写工作,并最终建立了一个针对强磁场下物性研究的新的理论研究框架。这套代码框架一方面可避免传统第一性原理方法对磁场中的周期性体系的算力限制,另一方面可利用最大局域化瓦尼尔函数方法最大程度地保留第一性原理方法的精确性。在解析推导和代码编写的同时,我们也积极地和强磁场实验团队开展合作研究。目前在本项目资助下,除了强磁场下代码设计和编写,也在国际期刊上发表SCI论文6篇,另有2篇在投。

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)
Pressure-induced superconductivity in MoP
MoP 中的压力诱导超导
  • DOI:
    10.1038/s41535-018-0102-7
  • 发表时间:
    2018-05-30
  • 期刊:
    NPJ QUANTUM MATERIALS
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Chi, Zhenhua;Chen, Xuliang;Yang, Zhaorong
  • 通讯作者:
    Yang, Zhaorong
Pressure-induced evolution of structural and electronic properties in TiTe2
TiTe2 中结构和电子特性的压力诱导演化
  • DOI:
    10.1103/physrevb.99.125104
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Physical Review B
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Yonghui Zhou;Chunhua Chen;Ying Zhou;Xuliang Chen;Chuanchuan Gu;Chao An;Bowen Zhang;Yifang Yuan;Hao Wu;Ranran Zhang;Lili Zhang;Xiangde Zhu;Xiaoping Yang;Zhaorong Yang
  • 通讯作者:
    Zhaorong Yang
Uniaxial negative thermal expansion and band renormalization in monolayer Td-MoTe2 at low temperature
低温下单层 Td−MoTe2 的单轴负热膨胀和能带重正化
  • DOI:
    10.1103/physrevb.101.104305
  • 发表时间:
    2020-03-05
  • 期刊:
    PHYSICAL REVIEW B
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Ge, Yu;Ding, Zhenyu;Yang, Xiaoping
  • 通讯作者:
    Yang, Xiaoping
Correlation corrected phonon vibration in YTiO3 and its effect on electronic properties
YTiO3 中的相关校正声子振动及其对电子性能的影响
  • DOI:
    10.1209/0295-5075/117/27004
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    EPL
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Xiaoping Yang;Gang Wu
  • 通讯作者:
    Gang Wu
Orbital-adapted electronic structure and anisotropic transport in γ−Al2O3/SrTiO3 heterostructure
γAl2O3/SrTiO3 异质结构中的轨道适应电子结构和各向异性输运
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Physical Review Materials
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Xiaoping Yang;Haibin Su;Gang Wu
  • 通讯作者:
    Gang Wu

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其他文献

活性维生素D_3及受体在肾脏病中作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2010
  • 期刊:
    中国公共卫生
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵丹;杨晓萍
  • 通讯作者:
    杨晓萍
活性维生素D_3对肾炎大鼠尿蛋白和肾功能的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    中华实用诊断与治疗杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李建锋;安勇;索洁;杨晓萍
  • 通讯作者:
    杨晓萍
1,25-(OH)_2D_3对大鼠系膜细胞增殖的影响及机制探讨
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    山东医药
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵丹;贺德刚;陈质刚;杨晓萍
  • 通讯作者:
    杨晓萍
基于数据驱动方式的网络传输控制方法
  • DOI:
    10.19292/j.cnki.jdxxp.2016.05.005
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    吉林大学学报(信息科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨晓萍;牛超;李天琦;杨立杰;姜颖荟
  • 通讯作者:
    姜颖荟
1,25-二羟维生素D3对人系膜细胞增殖作用的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    中国全科医学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈建平;马莉;张春江;杨晓萍
  • 通讯作者:
    杨晓萍

其他文献

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杨晓萍的其他基金

新型一价镍酸盐低维超导材料设计与物性调控
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    61 万元
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新型一价镍酸盐低维超导材料设计与物性调控
  • 批准号:
    12174397
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    61.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
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  • 批准号:
    11674325
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

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  • 批准号:
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相似海外基金

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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

        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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