基于飞秒光电子显微镜技术的载流子动力学多维度研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    91850111
  • 项目类别：
    重大研究计划
  • 资助金额：
    80.0万
  • 负责人：
    杨宏
  • 依托单位：
    北京大学
  • 学科分类：
    A2202.光与物质相互作用
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Carrier dynamics, the distribution evolution in real space and the relaxation process in reciprocal space, is valuable for the development of modern optics, material science and condensed state physics because it can be used to investigate the material properties and the theory of photoelectric devices. Most works reported focused on the research of carrier dynamics in a single material or in a single detection dimension. It makes the research results in each detection space segmentary and isolated. In this project, we investigate the carrier dynamics in multiple materials and multiple detection spaces based on the femtosecond PEEM technology. For the choice of materials, we are aimed at the research of photoelectric composite materials, such as semiconductor - semiconductor, semiconductor - 2D material, 2D material - metal. Because of the multidimensional detection of PEEM, we can realize the situ measurement in real space, reciprocal space and energy space. Moreover, the distribution of carriers at different times can be given in both real space and reciprocal space with the pump and probe technique.
载流子动力学——载流子空间分布演化和能量驰豫过程，作为探索新材料性质和光电器件原理的基石，对现代光学、材料学、凝聚态物理学的发展具有关键性价值。目前的相关工作大多集中于单一材料体系或者单一探测维度的载流子动力学研究，这使得各个维度的研究结果相对孤立并有一定局限性。本项目提出基于飞秒光电子显微镜技术突破性实现对复杂材料体系下载流子动力学的多维度研究。材料体系方面，我们着眼于复合光电材料体系的研究，即半导体-半导体、半导体-二维材料、二维材料-金属。基于光电子显微镜多维度原位探测的优势，可以将实空间探测、倒空间探测和能量空间探测相结合，实现载流子动力学过程相对完备的观测。除此之外，利用泵浦探测技术，可以给出不同时刻载流子在实空间和倒空间的分布情况。

结项摘要

载流子动力学——载流子时空演化和能量驰豫过程，作为探索新材料性质和光电器件原理的基石，对现代光学、材料学、凝聚态物理学的发展具有关键性价值。.我们设计并完善了飞秒时间分辨泵浦探测光路系统，建立了基于时间、空间和能量分辨的光电子显微镜系统并开展石墨烯、二维过渡金属硫族化合物、钙钛矿等新型材料的动力学研究，实现光电材料中载流子动力学演化过程直观探测，为光电器件的制备及应用提供重要参考。.1、制备了石墨烯/砷化镓异质结结构，通过改变衬底材料的掺杂改变材料界面处的能带弯曲方向，这种界面的能带弯曲将在空间维度上引导热载流子的输运方向，从而进一步影响材料性质，实现了界面处超快载流子动力学的调控。.2、研究了典型TMDs材料单层WS2超快动力学过程，揭示了单层WS2超快的电子冷却和缺陷捕获的动力学过程，发现缺陷态的产生与真空下激光光照有关，这种缺陷的产生方式及其对动力学过程的显著影响，在一般的光发射实验和光谱测量中值得注意。.3、研究了钙钛矿表面缺陷动力学，发现钙钛矿体相电子向表面缺陷态的转移和表面缺陷态复合过程。能谱动力学分析进一步揭示了钙钛矿表面电子动力学过程主要有表面缺陷态电子捕获和弛豫过程及光生自由载流子弛豫过程，并说明了钙钛矿材料中表面电子动力学过程由深层缺陷主导，强调了表面缺陷钝化对钙钛矿材料器件应用的重要性

项目成果

期刊论文数量（11）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（2）
Low-power all-optical tunable sharp trapped-mode resonances in asymmetrical planar WS2 exciton-polariton gratings
非对称平面 WS2 激子极化光栅中的低功率全光可调谐锐陷模谐振
  • DOI：
    10.1063/1.5143707
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Applied Physics Letters
  • 影响因子：
    4
  • 作者：
    Zhen Chai;Xiaoyong Hu;Hong Yang;Qihuang Gong
  • 通讯作者：
    Qihuang Gong
Polarization-selected nonlinearity transition in gold dolmens coupled to an epsilon-near-zero material
金支石墓中与ε近零材料耦合的偏振选择非线性转变
  • DOI：
    10.1515/nanoph-2020-0498
  • 发表时间：
    2020-11-01
  • 期刊：
    NANOPHOTONICS
  • 影响因子：
    7.5
  • 作者：
    Niu, Xinxiang;Hu, Xiaoyong;Gong, Qihuang
  • 通讯作者：
    Gong, Qihuang
Manipulation of the Bilateral Electron Transport across a Graphdiyne-Based Heterostructure
石墨炔基异质结构中双边电子传输的操控
  • DOI：
    10.1021/acs.jpcc.1c06453
  • 发表时间：
    2021-10
  • 期刊：
    J. Phys. Chem. C
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Junyan Chen;Zhaohang Xue;Yaolong Li;Hai Lin;Xiaoyong Hu;Hong Yang;Qihuang Gong
  • 通讯作者：
    Qihuang Gong
Engineering Ultrafast Carrier Dynamics at the Graphene/GaAs Interface by Bulk Doping Level
通过体掺杂水平设计石墨烯/砷化镓界面的超快载流子动力学
  • DOI：
    10.1002/adom.201900580
  • 发表时间：
    2019-06
  • 期刊：
    Advanced Optical Materials
  • 影响因子：
    9
  • 作者：
    Jinghuan Yang;Quan Sun;Wei Liu;Zhibin Zhang;Xiaoyong Hu;Kaihui Liu;Hong Yang;Hiroaki Misawa;Qihuang Gong
  • 通讯作者：
    Qihuang Gong
Effects of Intercalation on the Interlayer Electron-Transfer Process in Mo-Based Multilayered MXene Flakes
插层对钼基多层 MXene 薄片层间电子转移过程的影响
  • DOI：
    10.1021/acs.jpcc.1c05178
  • 发表时间：
    2021-07-29
  • 期刊：
    JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C
  • 影响因子：
    3.7
  • 作者：
    Chen, Junyan;Xue, Zhaohang;Gong, Qihuang
  • 通讯作者：
    Gong, Qihuang

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其他文献

关键参数自适应灌浆测控系统的研制与应用
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  • 发表时间：
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    徐力生;徐蒙;姚翠霞;杨宏
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    杨宏
基于EKF的新混沌系统滤波方法
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  • 通讯作者：
    杨宏
分布式吴方法计算模型
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  • 期刊：
    软件学报，Vol.16(3), P.384-391，2005
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  • 作者：
    武永卫;杨广文;杨宏;郑纬民
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一种波束成形的分组空时编码系统检测算法
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    黑永强
吲哚菁绿荧光成像在全腹腔镜远端胃癌根治术中的应用
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  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    中国肿瘤临床
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    刘茂兴;邢加迪;徐凯;谭非;杨宏;张成海;张楠;王早早;崔明;苏向前
  • 通讯作者：
    苏向前

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

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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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