自旋转移矩微波发生器的最优构型的理论分析及模拟

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11274236
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    78.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2007.磁学及自旋电子学
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Spin-transfer torque (STT) effect, employing spin-polarized current to manipulate the magnetization vectors of the magnetic nanostructures, has been attracting a great deal of attention and research after its prediction and verifications in about 2000s. The nano-scale microwave oscillator based on the STT effect has largely exploited recently since the new solid microwave generator will have great competitiveness and wide applications in future. However, high spin-polarized current threshold and low microwave output power are the main bottlenecks which hinder the spin-transfer oscillators (STOs) from laboratory to industy. How to optimize the configuration of the STO devices, for lowering the current threshold, enhancing the output power and easily adjusting microwave frequency, is still an unclear but important scientific problem. In this project, we plan to study these issues theoretically and numerically based on the modified magnetization dynamics equations with the STT effect terms. We plan to combine the STT induced oscillation research with the nonlinear physics theories such as limit cycle oscillation, synchronization, bifurcation into chaos etc. We plan to explore and obtain the optimized geometric configuration for the STOs, so that one can know how to select and manipulate the physical parameters to realize the aims of lowering the current threshold, enhancing power output, less energy consumption and frequency adjustment. We hope that our theoretical studies can provide important theoretical criterion and reference for the STO microwave nano-devices realization and industrial applications.
自旋转移矩效应(Spin transfer torque,STT)驱动的微波振荡器作为新一代纳米尺度固体微波发生器件极具竞争力和拥有广泛的应用前景,因此近年来备受科研人员的广泛研究。如何选择优化的器件构型,从而降低启动的自旋极化电流,增强微波输出功率,调节微波频率范围,是一个不甚明朗的科学问题。本项目拟从基于带有自旋转移力矩的磁动力学方程出发,结合非线性科学中的极限环振荡,同步,分叉进入混沌等已有理论,理论分析和数值模拟探索找到STT振子的最优化的几何结构构型,从而在降低启动电流,增强功率输出,减少能耗,调节微波频率范围等方面实现电流对磁矩自旋的调控,从而为今后自旋转移矩微波发生器的器件实现和工业应用提供重要的理论依据。

结项摘要

自旋转移矩(Spin transfer torque,STT)效应驱动的微波振荡器作为新一代纳米尺度固体微波发生器件极具竞争力和拥有广泛的应用前景。在本项目中,我们首先研究了单个自旋转移矩微波发生器的最优化几何结构构型问题,获得了在一般倾斜极化构型下的自旋阀结构中磁矩定态解的精确解析表达式,进而提出了具有较低启动电流和较短翻转时间的近似优化构型。我们研究了外部的椭圆双频偏振微波对磁体翻转的调控作用,获得了微波振幅和频率对临界翻转磁场的降低结论。课题组接着研究了具有自旋轨道耦合作用的Dzyaloshinskii-Moriya interaction(DMI)下的磁纳米线中磁畴壁在外场驱动或热驱动下的运动问题,获得了畴壁运动速度的精确及近似解析表达式,进而获得了畴壁运动速度与DMI强度的依赖关系。课题组还采用微磁学oommf模拟软件研究了磁纳米线中缺口对畴壁运动去钉扎场的影响问题以及两个磁体间由于磁偶极相互作用的同步稳定翻转问题。本项目获得的所有结果对于今后自旋转移矩驱动的磁矩翻转,畴壁运动的微波发生器的器件实现和工业应用能提供一定的理论参考价值。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Field-driven Domain Wall Motion in Ferromagnetic Nanowires with Bulk Dzyaloshinskii-Moriya Interaction.
具有体相 Dzyaloshinskii-Moriya 相互作用的铁磁纳米线中的场驱动畴壁运动
  • DOI:
    10.1038/srep25122
  • 发表时间:
    2016-04-27
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Zhuo F;Sun ZZ
  • 通讯作者:
    Sun ZZ
Domain wall pinning effect in notched ferromagnetic nanowires
缺口铁磁纳米线中的畴壁钉扎效应
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Journal of Suzhou University of Science and Technology (Natural Science)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Lu Xiaofeng;Li Fei;Sun Z. Z.
  • 通讯作者:
    Sun Z. Z.
Magnetization reversal of Stoner particles under polarized microwave with variable frequencies
变频极化微波下斯通纳颗粒的磁化反转
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Journal of Anhui Vocational College of Electronics and Information Technology
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chen Yan;Wang Ting;Sun Z. Z.
  • 通讯作者:
    Sun Z. Z.
Magnetization stability analysis of the Stoner-Wohlfarth model under a spin-polarized current with a tilted polarization
倾斜极化自旋极化电流下Stoner-Wohlfarth模型的磁化稳定性分析
  • DOI:
    10.1063/1.4865476
  • 发表时间:
    2014-02
  • 期刊:
    Journal of Applied Physics
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Wang, Zhiyuan;Sun, Z. Z.
  • 通讯作者:
    Sun, Z. Z.
Ultralow field magnetization reversal of two-body magnetic nanoparticles
二体磁性纳米颗粒的超低场磁化反转
  • DOI:
    10.1063/1.4961024
  • 发表时间:
    2016-08
  • 期刊:
    Aip Advances
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Lu, Jincheng;Lu, Xiaofeng;Tang, Rujun;Sun, Z. Z.
  • 通讯作者:
    Sun, Z. Z.

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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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