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《新型稀土磁、光功能材料的基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、項(xiàng)目名稱：新型稀土磁、光功能材料的基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題首席科學(xué)家：嚴(yán)純?nèi)A北京大學(xué)起止年限：2006.1至2010.12依托部門(mén)：教育部科研中國(guó)[www.SciEi.com]收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供參考一、研究?jī)?nèi)容1、擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題揭示典型化合物(金屬間化合物、氧族化合物、分子固體及其雜化材料等)在不同凝聚態(tài)(體相、介觀和分子狀態(tài)等)中稀土元素4f亞層電子本身的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、4f電子與過(guò)渡金屬和主族元素d,p,s電子間的相互作用及其與結(jié)構(gòu)及相變的關(guān)系。(1)在稀土-過(guò)渡金屬化合物的室溫磁熵變材料研究中，揭示磁相變和結(jié)構(gòu)相變之間、磁相變性質(zhì)(一級(jí)、二級(jí))和磁熱效應(yīng)間的相關(guān)性，
2、揭示磁性能與彈性能(伴隨晶格膨脹、畸變)之間的競(jìng)爭(zhēng)、自旋密度漲落、電子結(jié)構(gòu)等與相變性質(zhì)之間的關(guān)系，揭示一級(jí)磁相變和多重磁相變的特征和形成機(jī)制及其與巡游電子變磁轉(zhuǎn)變之間的關(guān)系，以及分離晶格熵、電子熵和磁熵對(duì)磁熱效應(yīng)的影響，闡明磁熵變的機(jī)理和獲得巨大磁熱效應(yīng)的途徑；(2)充分利用分子固體體系易于進(jìn)行組成和結(jié)構(gòu)調(diào)變的優(yōu)勢(shì)，發(fā)現(xiàn)新的基于“原子磁體”、“單分子磁體”和“單鏈磁體”的宏觀量子現(xiàn)象，通過(guò)量子化學(xué)計(jì)算闡明其物理根源，為開(kāi)發(fā)新的磁性分子材料和器件提供依據(jù)；(3)在稀土分子固體及其雜化體系的光學(xué)性質(zhì)研究中，通過(guò)配位環(huán)境的設(shè)計(jì)、控制和無(wú)機(jī)/有機(jī)雜化等方式，著重解決
3、稀土配合物在特殊條件下（高真空、高場(chǎng)強(qiáng)、激發(fā)態(tài)）的穩(wěn)定性難題；發(fā)展新的相對(duì)論含時(shí)密度泛函方法和程序，通過(guò)理論計(jì)算闡明稀土離子在不同配位環(huán)境下不同波段中（紫外、可見(jiàn)、紅外）的4f-4f的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其在顯示器件、光傳導(dǎo)和光放大中的能量傳遞機(jī)理，為新型信息顯示和傳輸器件的開(kāi)發(fā)提供依據(jù)；(4)探索新型稀土金屬間化合物、稀土固體化合物、稀土分子基化合物及其雜化材料的控制合成方法，在多尺度上揭示其結(jié)構(gòu)、織構(gòu)、表面和界面等與宏觀磁學(xué)和光學(xué)性質(zhì)的關(guān)聯(lián)和規(guī)律，從而指導(dǎo)高性能稀土磁學(xué)、光學(xué)功能材料的合成及原理器件的制備。2、主要研究?jī)?nèi)容針對(duì)上述擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，本項(xiàng)目將圍繞
4、稀土磁性、光學(xué)功能材料的控制合成、組成、結(jié)構(gòu)調(diào)變及其與材料性能的關(guān)系開(kāi)展系統(tǒng)研究，旨在揭示稀土元素在相關(guān)材料中的特殊作用及其規(guī)律，深化對(duì)材料構(gòu)效關(guān)系物理本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，探索和建立新材料的合成和制備方法。主要研究對(duì)象將包括稀土-過(guò)渡族金屬間化合物、稀土氧化物/復(fù)合氧化物和稀土分子固體及其雜化體系三種最具典型意科研中國(guó)[www.SciEi.com]收集于網(wǎng)絡(luò)，僅供參考義的材料體系。在磁性材料研究中，將重點(diǎn)研究4f-3d電子在稀土-過(guò)渡族金屬間化合物、稀土分子固體體系中的作用機(jī)理和規(guī)律，以及相應(yīng)的室溫巨磁熵變、分子磁體和相關(guān)復(fù)合功能材料，主要研究?jī)?nèi)容如下：(1)基于前
5、期“973”項(xiàng)目研究中在稀土-鐵/錳基化合物體系所發(fā)現(xiàn)的優(yōu)異巨磁熵變效應(yīng)，將系統(tǒng)研究稀土-過(guò)渡族金屬間化合物的合成方法和新體系，揭示巨磁熵變與磁熱效應(yīng)的物理機(jī)理，重點(diǎn)研究磁相變和結(jié)構(gòu)相變之間的關(guān)系，磁相變性質(zhì)和磁熱效應(yīng)之間的關(guān)系，磁性能與彈性能之間的競(jìng)爭(zhēng)、自旋密度漲落、電子結(jié)構(gòu)等和相變性質(zhì)之間的關(guān)系，一級(jí)磁相變和多重磁相變的特征、形成機(jī)制及其與巡游電子變磁轉(zhuǎn)變之間的關(guān)系，分離晶格熵、電子熵和磁熵對(duì)磁熱效應(yīng)的影響，結(jié)合理論計(jì)算進(jìn)而闡明磁熵變的機(jī)理和獲得巨大磁熱效應(yīng)的途徑，解決材料制備、穩(wěn)定和應(yīng)用中的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題；(2)研究稀土分子固體材料中的磁作用機(jī)理，結(jié)合配
6、位場(chǎng)理論、量子化學(xué)計(jì)算和磁性量子理論，研究和揭示磁作用中旋軌耦合的貢獻(xiàn)；研究稀土分子固體材3+2+料中的磁有序，重點(diǎn)研究含Sm和Eu的磁分子材料，進(jìn)行各向異性的磁性質(zhì)研究，結(jié)合中子衍射的研究和理論分析，闡明磁各向異性的貢獻(xiàn)與方式；研究稀土分子固體材料中的磁馳豫，重點(diǎn)研究化學(xué)隔離的某些稀土離子磁馳豫的溫度和磁場(chǎng)依賴性，發(fā)現(xiàn)新的基于“原子磁體”、“單分子磁體”和“單鏈磁體”的宏觀量子現(xiàn)象，結(jié)合量子化學(xué)計(jì)算來(lái)研究和闡明其物理根源；研究復(fù)合功能稀土分子固體材料，重點(diǎn)研究光激發(fā)的電荷轉(zhuǎn)移引起的磁性質(zhì)的變化及機(jī)理。在光學(xué)材料研究中，將充分利用稀土離子4f電子所特有的躍遷
7、和發(fā)光行為，研究4f電子在分子固體及其雜化體系中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、影響因素和傳能機(jī)制，研究稀土分子固體及其雜化體系的電致發(fā)光和紅外光放大材料，解決材料的穩(wěn)定性難題，發(fā)展新的相對(duì)論含時(shí)密度泛函方法和程序，闡明能量傳遞機(jī)理，為相關(guān)原理性器件的優(yōu)化和制備提供科學(xué)依據(jù)。主要工作內(nèi)容如下：(1)基于前期“973”項(xiàng)目研究中在稀土分子固體材料所發(fā)現(xiàn)的高效率、高色純度的電致發(fā)光效應(yīng)，通過(guò)對(duì)發(fā)光分子及其與電子和空穴分子間的能量匹配計(jì)算和傳遞機(jī)理分析，系統(tǒng)篩選和優(yōu)化發(fā)光分子中的配位基團(tuán)，使之既與稀土離子穩(wěn)定地配位和傳遞能量、又能與電子和空穴傳導(dǎo)層具有良好的界面親合和能量匹配，從而優(yōu)
8、化分子設(shè)計(jì)和器件結(jié)構(gòu)，克服目前所面臨的材料和器件穩(wěn)定
