項(xiàng)目名稱傳統(tǒng)非磁性材料的低維鐵磁性起源

項(xiàng)目名稱：傳統(tǒng)非磁性材料的低維鐵磁性起源推薦獎(jiǎng)種：自然科學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)目簡介：本項(xiàng)目屬于材料領(lǐng)域，磁學(xué)與磁性材料方向。傳統(tǒng)的磁性材料是指由含部分填滿的d和f電子的磁性原子或離子構(gòu)成的材料。近期研究表明一些傳統(tǒng)非鐵磁性物質(zhì)（由非d和f磁性原子或離子構(gòu)成的大塊物質(zhì)）在低維度下也會(huì)表現(xiàn)出室溫鐵磁性。對(duì)于此類鐵磁性材料的研究無論從材料制備、物理機(jī)制角度，還是對(duì)未來的技術(shù)應(yīng)用都將是一個(gè)極具挑戰(zhàn)的基礎(chǔ)性研究工作。本項(xiàng)目以研究傳統(tǒng)非鐵磁性材料在低維下表現(xiàn)出的室溫鐵磁機(jī)制為目的，以探索產(chǎn)生室溫鐵磁性的微觀磁矩起源、磁矩間相互作用及鐵磁性在室溫下穩(wěn)定的各向異性特征為關(guān)鍵展開研究。首先，在零維氧化物、硫化物等納米顆粒體系中發(fā)現(xiàn)了室溫鐵磁性，并且明確了該類鐵磁性具有明顯的尺寸效應(yīng)，進(jìn)而證明其鐵磁性起源于表面或界面處缺陷或未配對(duì)電子；其次，根據(jù)準(zhǔn)一維材料強(qiáng)的形狀各向異性特點(diǎn)，首次驗(yàn)證了凝聚態(tài)物理理論中“一維磁性系統(tǒng)在0K以上沒有磁相變”這一重要結(jié)論；最后，根據(jù)二維材料具有高比表面積及邊界效應(yīng)的特點(diǎn)，開展了二維材料的鐵磁性研究，并發(fā)現(xiàn)了與缺陷和邊緣態(tài)相聯(lián)系的高居里溫度鐵磁性。結(jié)合樣品的光電特性測(cè)量及第一性原理計(jì)算，揭示了傳統(tǒng)非鐵磁性材料在低維尺度下具有穩(wěn)定室溫鐵磁性的機(jī)理，為實(shí)現(xiàn)其在自旋電子學(xué)器件中的應(yīng)用提供了理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。主要發(fā)現(xiàn)為：=1\*GB3①提出了傳統(tǒng)非磁性納米顆粒體系室溫鐵磁性的主要來源是材料的表面和界面。通過第一性原理計(jì)算，以低維氧化物和硫化物體系為載體，揭示了其鐵磁性的起源和產(chǎn)生的機(jī)制，為進(jìn)一步調(diào)控此類材料的室溫鐵磁性提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和理論依據(jù)。=2\*GB3②提出了普魯士藍(lán)分子磁體納米線的維度效應(yīng)。從實(shí)驗(yàn)上通過普魯士藍(lán)分子磁體納米線陣列的磁特性研究，以居里溫度和德拜溫度這一本征參量首次驗(yàn)證了凝聚態(tài)理論中“一維磁性系統(tǒng)在0K以上沒有磁相變”這一重要結(jié)論，揭示了普魯士藍(lán)分子磁體納米線陣列的準(zhǔn)一維磁特性。=3\*GB3③提出了原子級(jí)厚度二維材料的鐵磁性來源于其邊緣態(tài)或缺陷態(tài)。通過第一性原理計(jì)算，以原子級(jí)厚度金屬硫?qū)倩衔锛疤蓟牧蠟檩d體，系統(tǒng)研究了納米片厚度、橫向尺寸大小、邊緣形態(tài)、缺陷類型和濃度、輕原子吸附對(duì)材料磁特性的影響。同時(shí)預(yù)言了一些新穎的二維磁性材料體系。本項(xiàng)目共發(fā)表SCI研究論文102篇，影響因子3以上35篇。獲得1項(xiàng)國家發(fā)明專利，1人獲得全國百篇優(yōu)秀博士論文提名獎(jiǎng)。10篇代表作SCI論文他引804次，其中被PhysicalReviewLetters，ChemicalSocietyReviews，AdvancedMaterials,AdvancedEnergyMaterials，PhysicalReviewB，AppliedPhysicsLetters等雜志正面引用。單篇最高他引161次主要完成人情況表：姓名排名技術(shù)職稱工作單位完成單位對(duì)本項(xiàng)目技術(shù)創(chuàng)造性貢獻(xiàn)曾獲科技獎(jiǎng)勵(lì)情況薛德勝1教授蘭州大學(xué)蘭州大學(xué)研究項(xiàng)目的設(shè)計(jì)者、組織者和主要實(shí)施者。本人對(duì)主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)的第1、2、3點(diǎn)均作出了創(chuàng)造性貢獻(xiàn)，是代表性論文1-10的通訊作者。高大強(qiáng)2教授蘭州大學(xué)蘭州大學(xué)研究項(xiàng)目的主要實(shí)施者。本人對(duì)主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)的第1和第3作出了創(chuàng)造性貢獻(xiàn)，是代表性論文1、2、4、7、8、9、10的第一作者。主要是實(shí)驗(yàn)上制備和研究了準(zhǔn)零維、二維傳統(tǒng)非磁性材料在納米尺度下的室溫鐵磁性，為此類非磁性材料在自旋電子學(xué)器件中的應(yīng)用提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。司明蘇3副教授蘭州大學(xué)蘭州大學(xué)研究項(xiàng)目的主要實(shí)施者。本人對(duì)主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)的第2作出了創(chuàng)造性貢獻(xiàn)，是代表性論文5的第一作者，代表性論文6的通訊作者。主要是從理論上預(yù)測(cè)和理解二維材料的磁性起源問題，認(rèn)為該類材料在引入空穴的時(shí)候，晶格會(huì)出現(xiàn)John-Teller畸變，進(jìn)而使得體系的磁矩以RKKY相互作用的形式構(gòu)成鐵磁序，是室溫鐵磁性的理論來源。10篇代表性論著：序號(hào)論文、專著名稱/刊名/作者影響因子年卷頁碼年(卷):頁碼發(fā)表年月通訊作者/第一作者(中文名)SCI他引次數(shù)他引總次數(shù)是否國內(nèi)完成1RoomtemperatureferromagnetismofpureZnOnanoparticles/JournalofAppliedPhysics/D.Q.Gao,Z.H.Zhang,J.L.Fu,Y.Xu,J.Qi,D.S.Xue2.0682009/105(11),1139282009-06薛德勝/高大強(qiáng)103103是2FerromagnetisminZnOnanoparticlesinducedbydopingofanonmagneticelement:Al/TheJournalofPhysicalChemistryC/D.Q.Gao,J.Zhang,G.J.Yang,J.L.Zhang,Z.H.Shi,J.Qi,Z.H.Zhang,D.S.Xue4.5362010/114(32),13477-134812010-07薛德勝/高大強(qiáng)6565是3Room-temperatureferromagnetismofflowerlikeCuOnanostructures/TheJournalofPhysicalChemistryC/D.Q.Gao,G.J.Yang,J.Y.Li,J.Zhang,D.S.Xue4.5362010/114(43),18347-183512010-10薛德勝/高大強(qiáng)8181是4Vacancy-mediatedmagnetisminpurecopperoxidenanoparticles/Nanoscaleresearchletters/D.Q.Gao,J.Zhang,J.Y.Zhu,J.Qi,Z.H.Zhang,W.B.Sui,H.G.Shi,D.S.Xue2.8332010/5,769–7722010-02薛德勝/高大強(qiáng)6060是5Fabrication,structure,andmagneticpropertiesofhighlyorderedprussianbluenanowireArrays/NanoLetters/P.H.Zhou,D.S.Xue,H.Q.Luo,X.G.Chen12.7122002/2/845-8472002-08薛德勝/周平衡161161是6Synthesis,magneticanisotropyandopticalpropertiesofpreferredorientedzincferritenanowirearrays/Nanoscaleresearchletters/D.Q.Gao,Z.H.Shi,Y.Xu,J.Zhang,G.J.Yang,J.L.Zhang,X.H.Wang,D.S.Xue2.8332010/5,1289–12942010-05薛德勝/高大強(qiáng)5151是7Magneticpropertiesofvacanciesinagraphiticboronnitridesheetbyfirst-principlespseudopotentialcalculations/PhysicalReviewB/M.S.Si,D.S.Xue3.8362007/75(19),1934092007-05薛德勝/司明蘇118118是8Manifestationofunexpectedsemiconductingpropertiesinfew-layerorthorhombicarsenene/AppliedPhysicsExpress/Z.Y.Zhang,J.F.Xie,D.Z.Yang,Y.H.Wang,M.S.Si,D.S.Xue2.6672015/8,0552012015-04薛德勝司明蘇/張稚雅4343是9FerromagnetisminfreestandingMoS2nanosheets/Nanoscaleresearchletters/D.Q.Gao,M.S.Si,J.Y.Li,J.L.Zhang,Z.P.Zhang,Z.L.Yang,D.S.Xue2.8332013/8(1),1292013-12薛德勝/高大強(qiáng)5656是10De