新型二维层状材料性能调控及其界面特性的理论研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11574167
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2004.凝聚态物质电子结构
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

The appearance of the two-dimensional materials with atomic layer has greatly broadened our understanding to the field of materials. Because of their tuneable electronic properties, 2DLM shows great prospect in functional design and nano-device applications. Currently, many of the unique characteristic of layered materials have been excavated, still more novel features are called for exploring. The detailed computer simulation on the structure and properties of 2DLM will undoubtedly provide a theoretical basis and guidance for experiment. By means of first-principles method, we are planning to focus on several new 2D layered materials with widespread concern, to systematically investigate their geometries, electronic structures and optical spectra, to explore how the defects, including saturation, functional group, composite and substrate etc., affect their characteristics, with the aim of finding a way to enhance certain performance of layered material via theoretical design. Based on our detailed studies on the atomic level, we will concentrate on tunning their behaviors on one hand and designing new nano-structures on the other hand. These studies could provide valuable theoretical results to the new materials design, and, to some sense, offer prediction or guide the corresponding experimental studies, which could in turn benefit materials design and the application studies.
单个原子层厚度的二维材料(2DLM)的出现极大地拓宽了人类对材料领域的认识。因其电子性质的可调控性,2DLM在纳米器件的功能设计和应用方面颇具前景。目前,层状材料的许多独特性质被相继发现,仍有更多新颖的性能值得去研究与探索。通过计算机模拟对2DLM的结构和性质进行更为深入、细致的研究无疑可为实验提供理论依据与设计指导。本项目拟以几种引起广泛关注的新型二维层状材料为立足点,以探索性能调控的有效途径、设计新纳米结构为创新,通过缺陷、掺杂、边界饱和、官能团修饰、吸附原子/分子、结构复合、衬底等方面来取长补短, 改善材料的性能,探讨调控作用的内在机理,设计具有预期电子和光学特征的新材料,为实验上实现纳米器件的功能设计和应用提供依据。

结项摘要

在该项目中,我们完成了一系列新型二维层状材料如磷烯,氮化硼,硅烯,C-N基材料,MoO2以及异质结的计算模拟研究,发表了17篇SCI收录的论文。具体地,我们发现过渡金属原子(如Fe,Mn,Ni,Co)吸附是一种可行的官能化磷烯纳米带的方法;氢化的双层氮化硼利用自身具有的内建电场的特点有效地降低了光生电子、空穴的复合几率,且体系满足水裂解制氢的必要条件,从计算所得的光学性质可以明显看出该构型能充分地利用可见光; 而且,还可以施加额外电场的方式去调控 H-BNBN-H 结构的带隙。H与F原子各自以50%的浓度下对硅烯表面进行修饰,体系较好地符合光解水制氢过程中对催化剂的要求。B或P掺杂的多孔石墨烯结构C2N将是可用于可见光水分解的潜力型光催化剂,而且C2N具有很好的电催化HER的潜力,并为优化替代Pt的HER活性开辟了一个新的窗口;锂饰g-CN应该是室温下很有前途的储氢材料;可用于氦分离的纳米多孔CN膜;嵌入Pd/Pt的CN单层作为CO氧化的有效催化剂;石墨烯的同素异形体Net W是一种高效的锂离子电池电极材料;MoO2是一种理想的具有高电容率和高迁移率的新型阳极材料;异质结构由于其优异的性能引起了很大的关注,如改变磷烯和氮化硼层之间的距离可以调节异质结的带隙。异质结SiC(GeC)/MoS2,C3N4/ß-As和C3N4/ß-Sb具有优异的电子和光学特性。

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Strain Engineering of a Defect-Free, Single-Layer MoS2 Substrate for Highly Efficient Single-Atom Catalysis of CO Oxidation
用于 CO 氧化高效单原子催化的无缺陷单层 MoS2 基底的应变工程
  • DOI:
    10.1021/acsami.9b06435
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    ACS Applied Materials & Interfaces
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Zhu Y;i;Zhao Ke;Shi Jinlei;Ren Xiaoyan;Zhao Xingju;Shang Yuan;Xue Xinlian;Guo Haizhong;Duan Xiangmei;He Hao;Guo Zhengxiao;Li Shunfang
  • 通讯作者:
    Li Shunfang
First-principles modeling hydrogenation of bilayered boron nitride
双层氮化硼氢化模拟的第一原理
  • DOI:
    10.1088/1674-1056/25/5/057301
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Chinese Physics B
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Wang Jing;Zhang Peng;Duan Xiang-Mei
  • 通讯作者:
    Duan Xiang-Mei
Synergetic effects of strain engineering and substrate defects on generating highly efficient single- atom catalysts for CO oxidation
应变工程和基底缺陷对生成高效 CO 氧化单原子催化剂的协同效应
  • DOI:
    10.1039/c9ta01326a
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Materials Chemistry A
  • 影响因子:
    11.9
  • 作者:
    Zhao Ke;Zhu Y;i;Shi Jinlei;Zhao Xingju;Pang Rui;Xue Xinlian;Ren Xiaoyan;Duan Xiangmei;Guo Z X;Li Shunfang
  • 通讯作者:
    Li Shunfang
Tunable electronic properties of monolayer silicane via fluorine doping: a first-principles study
通过氟掺杂调节单层二氧化硅的电子特性:第一性原理研究
  • DOI:
    10.1088/1361-648x/aa7021
  • 发表时间:
    2017-07
  • 期刊:
    Journal of Physics: Condensed Matter
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Jing Wang;Xiangmei Duan
  • 通讯作者:
    Xiangmei Duan
Van der Waals heterostructure of phosphorene and hexagonal boron nitride: First-principles modeling
磷烯和六方氮化硼的范德华异质结构:第一性原理建模
  • DOI:
    10.1088/1674-1056/25/3/037302
  • 发表时间:
    2016-01
  • 期刊:
    Chinese Physics B
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Zhang Peng;Wang Jing;Duan Xiang-Mei
  • 通讯作者:
    Duan Xiang-Mei

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其他文献

Catalytic reduction of N2O by CO over PtlAu clusters:A first-principles study
CO 在 PtlAu 团簇上催化还原 N2O:第一性原理研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Chin. Phys. B
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    段香梅
  • 通讯作者:
    段香梅
钐钕共掺杂氧化铈纳米粉体的制备及烧结行为
  • DOI:
    10.14062/j.issn.0454-5648.2018.06.19
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    硅酸盐学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    常晓辉;段香梅;王琴;王建新;官万兵;杨钧
  • 通讯作者:
    杨钧
Stability and Electronic properties of Pt-modified Cu(110) and Cu(111) in the absence/presence of small molecules: a density functional theory modeling
不存在/存在小分子时 Pt 修饰的 Cu(110) 和 Cu(111) 的稳定性和电子性质:密度泛函理论模型
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    J. Phys. Cond. Matt.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    段香梅
  • 通讯作者:
    段香梅

其他文献

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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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