高频磁性纳米材料的电磁性能调控及其在磁性电子器件中的应用
纳米磁性材料的制备与磁性调控方法
纳米磁性材料的制备与磁性调控方法磁性材料在各个领域中都发挥着重要的作用，从电子设备到医学诊断，从环境保护到能源转换，都离不开磁性材料的应用。
而纳米磁性材料，由于其特殊的尺寸效应和表面效应，具有许多传统磁性材料所不具备的优异性能。
因此，纳米磁性材料的制备与磁性调控方法成为了科学研究和工程应用的热点之一。
纳米磁性材料的制备方法可以分为物理方法和化学方法两大类。
物理方法主要包括物理气相沉积、溅射、磁性反转沉积等。
这些方法通过物理手段将材料原子或分子从一个表面转移到另一个表面，来制备纳米磁性材料。
物理气相沉积是一种常用的方法，它通过在高真空环境中加热纳米金属或合金材料的源，使其蒸发并沉积在基底表面上。
溅射是一种通过离子轰击的方式将材料蒸发，并在基底上沉积形成薄膜的方法。
磁性反转沉积则是通过磁场来调控溅射过程中的沉积方向，从而实现纳米磁性材料的制备。
化学方法制备纳米磁性材料主要包括溶胶-凝胶法、共沉淀法、热还原法等。
溶胶-凝胶法是一种将溶胶转化为凝胶，并进行热处理制备纳米材料的方法。
通过控制溶胶中的成分和反应条件，可以制备出各种形态的纳米磁性材料，如纳米颗粒、纳米线等。
共沉淀法是一种通过将金属盐和沉淀剂一起沉淀，并进行热处理得到纳米材料的方法。
热还原法主要是通过在高温条件下对金属盐进行还原，得到纳米金属颗粒。
这些化学方法制备纳米磁性材料具有成本低、操作简单、适用范围广等优点。
纳米磁性材料的磁性调控方法则包括传统的外加磁场调控和内禀磁性调控两种。
外加磁场调控是指通过施加外加磁场来调节纳米磁性材料的磁性能。
磁性材料在外加磁场的作用下，磁矩会发生重排，从而改变材料的磁性。
这种方法通常适用于单一磁性材料，如铁磁材料。
而对于具有多个磁性相的复合材料，则需要通过内禀磁性调控来实现。
内禀磁性调控是指通过改变纳米磁性材料内部的结构和组分来调节其磁性。
例如，通过调控纳米颗粒之间的相互作用力，可以实现外部磁场对材料的调控。
通过控制纳米薄膜的厚度和层间结构，则可以调控其磁畴墙结构和磁滞回线形状。
中国科学院金属所开发的纳米复合涂料用于电力设施防腐效果好
布 的 国 家 重大 科 学 研 究 计 划 ２ １年 ０２ 立项 项 目中， 州大 学物 理 科学 与技 兰
术 学 院薛 德 胜 教 授 为 首 席 科学 家 的 《 频磁 性 纳米 材料 的 电磁性 能 调控 高
引了国际纳米科学技术界众多的眼球， 已经成为集中展示中国纳米科学技术成
就 的国 际舞 台和重要 的对外交 流窗 口。
召开 。 是继 ２ ０ 、０ ７ ２ ０ 中国国 际纳米科 学技 术会议 之后 ， ４ 这 ０ ５ ２ ０ 、０ ９ 第 次召开 的 中 国 国际纳米科学技 术盛会 。 来 自全球 ４ 多个 国家 和地 区的 １０ 多名代 表 出席 了这 次会议 ， Ｏ ００ 从与 会人员 的地域 和水平来看 ， 中国 国际纳米科学 技术 会议 已经在 国际上形成 品牌效应 ， 吸
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纳米材料的磁学性质及其应用
纳米材料及磁性纳米材料的性质与应用学院材料科学与工程姓名贺双学号班级指导老师迟悦纳米材料及磁性纳米材料的性质与应用前言：纳米材料是最早诞生的纳米科技领域的学科分支。
1990年7月在美国巴尔基摩召开的国际第一届纳米科技会议上就把纳米材料作为最有活力、发展最快的纳米科学分支写入大会的文件中。
1991年我国著名科学家钱学森就曾经有这样的预言：纳米和纳米以下的结构将是下一世纪发展的重点，会是一次技术革命。
正如其言，进入二十一世纪，纳米材料米迅速成为今世界最有前途的决定性技术。
文章简要地概述了纳米材料在力学、磁学、电学、热学、光学和生命科学等方面的主要应用，并简单展望了纳米材料的应用前景。
摘要：本文主要讨论纳米材料的性质和应用，重点介绍纳米材料的磁性在医学，催化剂以及电子器件等的应用。
在其他方面的应用，仅供才考。
1.纳米材料的构成纳米是一个尺度的度量，纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围（小于100 nm）或由它们作为基本单元构成的材料。
它的尺寸大于原子簇而小于通常的微粉，处原子簇和宏观物体交界的过渡区域。
目前,国际上将处于1～100nm 尺度范围内的超微颗粒及其致密聚集体,以及由纳米微晶所构成材料,统称之为纳米材料,包括金属、非金属、有机、无机和生物等多种粉末材料。
它们是由2～106 个原子、分子或者离子构成的相对稳定的集团,其物理和化学性质随着包含的粒子数目与种类而变化。
纳米材料的颗粒尺寸是肉眼和一般显微镜看不到的微小粒子,只能用高倍电子显微镜进行观察。
2.纳米材料的特性2.1.小尺寸效应，小尺寸效应，又称体积效应，当纳米粒子的尺寸与传导电子的波长及超导态的相干波长等物理尺寸相当或更小时，周期性的边界条件将被破坏，熔点、磁性、光吸收、热阻、化学活性、催化性等于普通粒子相比有很大变化。
由于纳米粒子体积极小,所包含的原子数很少。
因此,许多现象如与界面状态有关的吸附、催化、扩散、烧结等物理、化学性质将显著与大颗粒传统材料的特性不同,就不能用通常有无限个原子的块状物质的性质加以说明,这种特殊的现象通常称之为体积效应。
磁性纳米颗粒在磁性材料中的应用研究
磁性纳米颗粒在磁性材料中的应用研究近年来，磁性纳米颗粒作为一种重要的功能性材料，在各个领域得到广泛的研究和应用。
磁性纳米颗粒由于其特殊的磁性性能，被广泛应用于磁存储材料、磁传感器、生物医学以及磁性流体等领域。
本文将从不同角度探讨磁性纳米颗粒在磁性材料中的应用研究。
首先，磁性纳米颗粒在磁存储材料中的应用备受关注。
磁存储材料是一种能够实现信息的永久性存储的材料。
而磁性纳米颗粒在磁存储材料中的应用主要体现在其高磁滞回线和低剩磁导致的高纳米颗粒的嵌入性能，使得磁存储材料能够达到更高的储存密度和更低的能耗。
磁性纳米颗粒的尺寸和形状对磁存储性能具有重要影响，如管状纳米颗粒和磁矩偏转势能等因素都会影响纳米颗粒的磁性。
因此，通过控制磁性纳米颗粒的制备方法和操纵磁力学性质，可以进一步优化磁存储材料的性能。
其次，磁性纳米颗粒在磁传感器中的应用也具有广阔的发展前景。
磁传感器是一种能够检测和测量磁场的装置，广泛应用于导航、车辆控制和磁共振成像等领域。
磁性纳米颗粒能够通过调控其表面处理方式和组成，实现对特定磁场的高灵敏度响应。
同时，通过控制磁性纳米颗粒的形状和尺寸，进一步提高磁传感器的灵敏度和响应速度。
与传统的磁传感器相比，利用磁性纳米颗粒制备的磁传感器不仅具有更高的灵敏度，还可以实现更小尺寸的设计和更低的功耗，为实际应用提供了更多可能性。
此外，磁性纳米颗粒在生物医学领域的应用也引起了广泛关注。
磁性纳米颗粒作为一种具有磁性和生物相容性的材料，可以用于生物成像、靶向药物输送和磁性疗法等方面。
通过控制磁性纳米颗粒的表面功能化，可以实现针对特定生物分子或细胞的识别和靶向治疗。
同时，利用磁性纳米颗粒的的磁热效应，可以实现局部的热治疗，对肿瘤等疾病进行有效的治疗。
这些在生物医学领域的应用，将为疾病的诊断和治疗提供新的思路和方法。
最后，磁性纳米颗粒还被广泛应用于磁性流体的制备。
磁性流体由颗粒大小在纳米级以上的磁性固体颗粒悬浮于溶剂中而形成的一种特殊流体。
纳米材料的磁学性质与应用
纳米材料的磁学性质与应用纳米材料是一种在纳米尺度下具有特殊性质的材料，由于其特殊的结构和尺寸效应，拥有许多独特的物理、化学和生物学性质。
其中，纳米材料的磁学性质备受研究者的关注，并且在各种应用领域中发挥着重要作用。
首先，纳米材料的磁学性质是指其在外加磁场下表现出的特殊行为。
相较于宏观材料，纳米材料由于尺寸效应的存在，磁矩与晶格的相互作用极大地增强，从而使得纳米材料表现出更强的磁性。
此外，纳米材料的磁性还与其晶体结构、晶粒尺寸、磁各向异性等因素密切相关。
通过对纳米材料的精确控制，可以调控其磁学性质，从而满足不同应用领域的需求。
其次，纳米材料的磁学性质在各种应用领域中具有重要意义。
一方面，在信息存储方面，纳米材料的磁性使得其成为制造高密度、高速度磁存储器件的理想材料。
通过在纳米材料表面掺杂适量的杂质，可以增强其磁性能，提高读写速度和存储容量。
另一方面，在生物医学领域，纳米材料的磁性能够通过外加磁场对生物体进行定位和控制，从而实现精准诊断和治疗。
例如，将具有磁性的纳米颗粒引导至肿瘤部位，并利用磁场控制其运动，可以实现靶向治疗，减少对健康组织的损伤。
此外，纳米材料的磁学性质还在能源、环境和催化等领域有重要应用。
在能源领域，纳米材料的磁性能够用于制造高效率的转换器件，例如磁性太阳能电池和磁性燃料电池，从而提高能源利用效率。
在环境领域，利用纳米材料的磁性能够有效地分离和去除水中的重金属离子和有害物质，实现水资源的净化和保护。
在催化领域，纳米材料的磁性使其成为高效的催化剂，能够加速化学反应速率，提高催化反应的选择性和稳定性。
然而，纳米材料的磁学性质与应用也面临一些挑战和问题。
首先，纳米材料的制备与表征技术仍然相对复杂和困难，需要高精度的设备和技术支持。
其次，纳米材料的合成方法和材料选择也需要进一步优化和研究。
此外，纳米材料的环境稳定性和生物相容性也是需要考虑的重要问题。
综上所述，纳米材料的磁学性质具有重要的应用价值，并在各个领域中发挥着关键作用。
磁性材料的性能调控及应用研究
磁性材料的性能调控及应用研究磁性材料是一类具有磁性的特殊材料，通常由铁、钴、镍和稀土等元素组成。
这些材料具有独特的磁性能，被广泛应用于电子、通信、能源等领域。
然而，传统磁性材料的性能往往受限于其固有的物理和化学性质，无法满足特定的应用需求。
因此，磁性材料的性能调控及应用研究成为了当前材料科学领域的热点。
传统磁性材料的性能主要由其微结构和成分所决定。
在过去几十年里，研究人员通过改变材料的组成、晶体结构和处理方式等手段，成功地实现了对磁性材料性能的调控。
例如，通过掺杂不同元素，可以改变材料的磁滞回线、居里温度和矫顽力等重要参数，从而提高材料的磁导率和磁化强度。
此外，利用纳米技术和杂质控制等方法，研究人员还成功地实现了对磁性颗粒大小、形状和结构的精确调控，从而优化材料的磁性能和应用性能。
随着科学技术的不断进步，磁性材料的性能调控已经从微观范围扩展到宏观范围。
新一代磁性材料的研究重点是实现对磁性材料的可调磁性和多功能性。
例如，研究人员利用外加磁场、温度、压力和光照等外界因素，设计和制备了多功能磁性材料。
这些材料在不同的工作条件下表现出不同的磁性行为，具有可调磁性、磁光调控、磁温调控和磁压调控等特性。
通过改变外界因素的作用方式和强度，可以实现对磁性材料的精确控制，从而优化其在电磁波传输、磁存储、储能和传感等领域的应用性能。
除了上述的性能调控，研究人员还在磁性材料的应用研究方面取得了重要进展。
磁性材料在电子设备、医疗器械、能源转换和环境监测等领域具有广泛的应用前景。
例如，铁磁材料在传感器和磁存储器件中起着重要作用。
通过改变磁性材料的性能，可以实现对传感器灵敏度和磁存储器件的存储密度的提高。
此外，通过结合磁性材料与其他功能材料，例如光学、热学和电学材料的融合，还可以实现新型纳米器件的开发。
这些器件在光电转换、能量传输和信息存储等领域具有重要的应用价值。
在磁性材料的性能调控和应用研究中，面临着一系列的挑战和机遇。
纳米材料的电磁性能调控研究
纳米材料的电磁性能调控研究近年来，纳米材料的快速发展在科学界引起了广泛的关注。
纳米材料以其独特的结构和属性，对电磁波的吸收、透射和反射等电磁特性具有显著的调节能力。
这为纳米材料在通信、能源和生物医学等领域的应用提供了广阔的前景。
首先，我们来谈谈纳米颗粒在电磁波吸收方面的特性。
纳米颗粒具有较大的比表面积，大量局域电子能级的存在使得纳米颗粒对电磁波的吸收能力大大增强。
研究人员发现，通过控制纳米颗粒的尺寸、形状和组分，可以有效调控纳米颗粒的吸收能力。
例如，金属纳米颗粒和碳纳米管等材料，由于其特殊的电子结构和能级分布，呈现出明显的等离子体共振吸收现象，可在特定波长范围内实现高效吸收。
而通过调节纳米颗粒的形状和大小，则可以实现对吸收波长的进一步控制。
除了吸收，纳米材料的透射和反射特性也备受关注。
纳米材料的透射性能主要与材料的介电常数有关。
通过调节纳米材料的成分和结构，可以有效改变其介电常数，从而调控材料的透射特性。
例如，利用金属纳米颗粒的局域表面等离子体共振效应，可以实现对电磁波的高效聚焦和传导，将纳米材料应用于光学器件中，实现高分辨率成像和信息处理。
而通过改变纳米薄膜的结构和层次，可以实现对电磁波的反射和干涉效应调控，为纳米光学设备和光学传感器的应用提供新思路。
除了在通信和光学领域的应用外，纳米材料的电磁性能调控在能源和生物医学等领域也具有重要意义。
以太阳能电池为例，纳米颗粒具有高比表面积和多级能带结构等优势，可以有效提高太阳能电池的光电转换效率。
通过调控纳米颗粒的形状、大小和组分，可以实现对光的多次散射和吸收，从而提高光电转换效率。
此外，纳米材料在生物医学领域的应用也备受关注。
纳米颗粒具有较大的比表面积和特殊的生物相容性，可以用于生物成像、药物传输和热疗等方面。
通过改变纳米颗粒的表面修饰和粒径调控，可以实现对纳米材料在生物体内的作用机制和效果的精确调节。
纳米材料的电磁性能调控研究为材料科学和应用技术的发展提供了新的思路和方法。
纳米材料的磁性特性与应用
纳米材料的磁性特性与应用近年来，纳米材料逐渐成为材料科学和纳米技术领域的研究热点。
纳米材料的尺寸处于纳米尺度，其性质与常规材料有着显著的区别。
其中，纳米材料的磁性特性备受关注，被广泛应用于能源、信息存储、生物医学等领域。
首先，纳米材料的磁性特性是其重要的特点之一。
与常规材料相比，纳米材料的磁性常常表现出较强的磁性。
这是由于纳米材料的尺寸远小于常规材料的制备尺度，表面积较大，故而具有较强的表面磁晶各向异性。
同时，纳米材料中由于存在着比较多的表面原子，使得自旋电子在体系中的量子限域现象明显，从而导致了纳米材料强磁化的特性。
其次，基于纳米材料的磁性特性，我们可以实现多种磁性纳米材料的应用。
例如，在能源领域，纳米材料的磁性特性可以被用于制备高性能的磁性材料，用于磁性记录、磁性存储等方面。
同时，基于纳米材料的磁性特性，我们还可以制备出高性能的磁性传感器、磁控晶体管等器件，用于信息处理、通信等领域。
此外，纳米材料的磁性特性还可以应用于生物医学领域，通过纳米磁性材料在生物组织中的磁共振成像等技术的应用，可以实现对生物分子的非侵入性检测和成像。
除此之外，纳米材料的磁性特性对环境和生态保护也具有潜在的应用价值。
例如，纳米材料的磁性特性可以用于制备高效的磁性吸附剂，用于水污染治理等方面。
由于纳米材料的特殊结构和性质，使得其在去除有机污染物、重金属离子等方面具有独特的优势。
因此，纳米材料的磁性特性在环境领域的应用也备受研究者们的关注。
值得注意的是，纳米材料的磁性特性并非是完全理想的，其也存在一些挑战和问题。
例如，在纳米尺度下，由于磁性表面原子较多，表面磁晶各向异性较强，导致了纳米材料的磁性局限在表面，磁性状态容易受到外界干扰的影响。
此外，纳米材料的磁性特性还需要更加深入的研究，在纳米尺度下的磁性行为和调控机制仍然有待探索。
综上所述，纳米材料的磁性特性是其重要的特点，具有广泛的应用前景。
在能源、信息存储、生物医学等领域，基于纳米材料磁性特性的应用具有潜在的发展空间。
磁性材料在电子器件中的应用
磁性材料在电子器件中的应用随着科技的不断发展，磁性材料在电子器件中的应用也越来越广泛。
磁性材料的特殊性能使其成为电子器件中不可或缺的一部分。
本文将从磁性材料的基本特性、磁性材料在电子器件中的应用以及未来发展方向等方面进行探讨。
首先，我们来了解一下磁性材料的基本特性。
磁性材料是指具有磁性的物质，其特点是能够被磁场吸引或排斥，并且能够保持一定的磁性。
磁性材料主要分为软磁性材料和硬磁性材料两类。
软磁性材料具有高导磁率和低矫顽力的特点，适用于电感器、变压器等电子器件中。
而硬磁性材料则具有高矫顽力和高磁能积，适用于电机、磁盘等电子器件中。
其次，磁性材料在电子器件中的应用十分广泛。
首先，磁性材料在存储器件中发挥着重要的作用。
磁性材料的磁性能够使信息得以存储和读取。
例如，硬盘驱动器中的磁性材料被用于存储数据，通过磁头的读写操作实现数据的读取和写入。
此外，磁性材料还广泛应用于磁卡、磁带等存储介质中。
其次，磁性材料还在电感器件中发挥着重要作用。
电感器件是一种能够储存电能并产生电磁感应的器件。
磁性材料的高导磁率使其成为电感器件的理想材料。
例如，变压器中的铁芯就是由磁性材料制成的，它能够有效地提高变压器的效率和性能。
此外，磁性材料还在传感器件中得到了广泛应用。
传感器件是一种能够将各种物理量转换为电信号的器件。
磁性材料的磁性能够对外界磁场的变化做出敏感反应，因此可以用于制作磁传感器。
磁传感器广泛应用于航天、汽车、医疗等领域，用于测量磁场的强度和方向。
最后，让我们来探讨一下磁性材料在电子器件中的未来发展方向。
随着科技的不断进步，人们对磁性材料的需求也在不断增加。
未来，磁性材料有望实现更高的磁能积和更低的矫顽力，以满足电子器件对磁性材料的更高要求。
同时，磁性材料的制备技术也将得到进一步发展，使得磁性材料的制备更加精确和高效。
此外，磁性材料的应用领域也将进一步扩展，例如在电动汽车、磁悬浮列车等领域的应用。
综上所述，磁性材料在电子器件中的应用不可忽视。
国家重大科学研究计划2012年立项项目清单
国家重大科学研究计划2012年立项项目清单项目编号项目名称项目首席2012CB910100 代谢相关蛋白质修饰在肿瘤发生发展过程中的作用及机制赵世民复旦大学教育部上海市科学技术委员会2012CB910200 天然免疫应答相关蛋白的鉴定、结构与功能舒红兵武汉大学教育部湖北省科学技术厅2012CB910300 泛素－蛋白酶体：系统性发现其底物、发掘新作用机制及其生物学意义秦钧军事医学科学院放射与辐射医学研究2012CB910400 重要G蛋白偶联受体的结构与功能研究及配体发现刘明耀华东师范大学教育部上海市科学技术委员会2012CB910500 植物表观遗传机制与重要调控蛋白质的功能和结构研究沈文辉复旦大学教育部上海市科学技术委员会2012CB910600 蛋白质定量新方法及相关技术研究张丽华中国科学院大连化学物理研究所中国科学院2012CB910700 肿瘤发生发展中关键蛋白的功能与调控肖智雄四川大学教育部四川省科学技术厅2012CB910800 炎症诱导肿瘤的分子调控网络研究林安宁中国科学院上海生命科学研究院上海市科学技术委员会中国科学院2012CB910900 植物表观遗传调控及其在重要发育过程中的作用机制及结构基础研究邓兴旺北京大学教育部2012CB911000 蛋白质的生成、修饰与质量控制 Sarah Perrett 中国科学院生物物理研究所中国科学院2012CB911100 病毒与宿主细胞相互作用分子机制的研究于晓方吉林大学教育部2012CB911200 端粒相关蛋白对人类重大疾病作用机制的研究刘俊平杭州师范大学浙江省科学技术厅2012CB921300 极端条件下量子输运的研究和调控牛谦北京大学教育部2012CB921400 异质界面诱导的新奇量子现象及调控龚新高复旦大学教育部上海市科学技术委员会2012CB921500 人工微结构材料中光、声以及其它元激发的调控彭茹雯南京大学教育部2012CB921600 受限空间中光与超冷原子分子量子态的调控及其应用贾锁堂山西大学山西省科学技术厅2012CB921700 功能关联电子材料及其低能激发与拓扑量子性质的调控研究鲍威中国人民大学教育部2012CB921800 全固态量子信息处理关键器件的物理原理及技术实现肖敏南京大学教育部2012CB921900 光场调控及与微结构相互作用研究王慧田南开大学教育部天津市科学技术委员会2012CB922000 氧化物复合量子功能材料中的多参量过程及效应陆亚林中国科学技术大学中国科学院2012CB922100 囚禁单原子(离子)与光耦合体系量子态的操控詹明生中国科学院武汉物理与数学研究所中国科学院2012CB932200 纳米金属材料的多级结构制备及优异性能探索研究卢柯中国科学院金属研究所中国科学院2012CB932300 纳米材料功能化宏观体系的构筑和性能研究姜开利清华大学教育部2012CB932400 光功能导向的硅纳米结构高效、可控制备及其应用的基础研究张晓宏中国科学院理化技术研究所中国科学院2012CB932500 肝癌治疗的新型纳米药物研究杨祥良华中科技大学教育部2012CB932600 纳米界面生物分子作用机制的基础研究及其在前列腺癌早期检测中的应用樊春海中科院上海应用物理研究所中国科学院2012CB932700 新型高性能半导体纳米线电子器件和量子器件徐洪起北京大学教育部2012CB932800 高比能直接甲醇燃料电池关键纳米材料与纳米结构研究杨辉上海中科高等研究院中国科学院上海市科学技术委员会2012CB932900 纳米结构材料在先进能源器件应用中的表界面问题研究王春儒中国科学院化学研究所中国科学院2012CB933000 基于扫描探针技术的纳米表征新方法研究白雪冬中国科学院物理研究所中国科学院2012CB933100 高频磁性纳米材料的电磁性能调控及其在磁性电子器件中的应用薛德胜兰州大学教育部2012CB933200 高效节能微纳结构材料体系研究杨振忠中国科学院化学研究所中国科学院2012CB933300 基于纳米技术的肺癌早期检测研究赵建龙中国科学院上海微系统与信息技术研究所中国科学院上海市科学技术委员会2012CB933400 石墨烯材料的宏量可控制备及其应用基础研究石高全清华大学教育部2012CB933500 面向高性能计算机超结点的关键微纳光电子器件及其集成技术研究郑婉华中国科学院半导体研究所中国科学院2012CB933600 多级微纳结构生物活性材料促进骨组织快速修复的研究刘昌胜华东理工大学教育部上海市科学技术委员会2012CB933700 新型铜基化合物薄膜太阳能电池相关材料和器件的关键科学问题研究肖旭东中国科学院深圳先进技术研究院中国科学院2012CB933800 仿生可控粘附纳米界面材料张广照中国科学技术大学中国科学院2012CB933900 纳米材料在骨、牙再生修复中的生物学过程研究林野北京大学教育部2012CB934000 基于肿瘤微环境调控的抗肿瘤纳米材料设计和机制研究聂广军国家纳米科学中心中国科学院2012CB934100 微纳惯性器件运动界面纳米效应基础问题研究刘晓为哈尔滨工业大学工业和信息化部2012CB934200 新型微纳结构硅材料及广谱高效太阳能电池研究李晋闽中国科学院半导体研究所中国科学院2012CB934300 基于纳米材料的太阳能光伏转换应用基础研究戴宁中国科学院上海技术物理研究所上海市科学技术委员会中国科学院2012CB944400 雌性生殖细胞减数分裂的分子基础孙青原中国科学院动物研究所国家人口和计划生育委员会中国科学院2012CB944500 心脏与肝脏发育和再生的遗传调控研究彭金荣浙江大学教育部浙江省科学技术厅2012CB944600 生殖细胞基因组结构变异的分子基础金力复旦大学上海市科学技术委员会教育部2012CB944700 排卵障碍相关疾病发生机制研究陈子江山东大学教育部山东省科学技术厅2012CB944800 植物胚乳发育及储藏物质累积的分子调控机制研究薛红卫中国科学院上海生命科学研究院上海科学技术委员会2012CB944900 辅助生殖诱发胚胎源性疾病的风险评估和机制研究黄荷凤浙江大学教育部浙江省科学技术厅2012CB945000 上皮组织的形成、更新及其调节机理朱学良中国科学院上海生命科学研究院中国科学院上海市科学技术委员会2012CB945100 血管发育和稳态维持的遗传及表观遗传机制杨晓中国人民解放军军事医学科学院生物工程研究所2012CB955200 东亚季风区年际-年代际气候变率机理与预测研究刘征宇北京大学教育部2012CB955300 全球典型干旱半干旱地区气候变化及其影响黄建平兰州大学教育部2012CB955400 全球变化与环境风险关系及其适应性范式研究史培军北京师范大学教育部2012CB955500 气候变化对人类健康的影响与适应机制研究刘起勇中国疾病预防控制中心卫生部2012CB955600 太平洋印度洋对全球变暖的响应及其对气候变化的调控作用谢尚平中国海洋大学教育部2012CB955700 气候变化对社会经济系统的影响与适应策略黄季焜中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院2012CB955800 气候变化经济过程的复杂性机制、新型集成评估模型簇与政策模拟平台研发王铮中科院科技政策与管理科学研究所2012CB955900 全球气候变化对气候灾害的影响及区域适应研究宋连春国家气候中心中国气象局2012CB956000 全球变暖下的海洋响应及其对东亚气候和近海储碳的影响袁东亮中国科学院海洋研究所中国科学院2012CB956100 湖泊与湿地生态系统对全球变化的响应及生态恢复对策研究沈吉中国科学院南京地理与湖泊研究所中国科学院2012CB956200 全球典型干旱半干旱地区年代尺度气候变化机理及其影响研究马柱国中国科学院大气物理研究所中国科学院2012CB966300 神经分化各阶段细胞命运决定的调控网络研究及其转化应用章小清同济大学上海市科学技术委员会教育部2012CB966400 人多能干细胞向胰腺β细胞和神经细胞定向分化的机制研究邓宏魁北京大学教育部2012CB966500非整合人诱导性多能干细胞（iPS）及相关技术用于β地中海贫血治疗的研究潘光锦中科院广州生物医药与健康研究院中科院2012CB966600 中胚层干细胞自我更新分化的机制与功能研究冯新华浙江大学教育部浙江省科学技术厅2012CB966700 多能干细胞定向分化的表观遗传学调控网络沈晓骅清华大学教育部2012CB966800 干细胞分裂模式和干细胞干性维持的机制研究高维强上海交通大学教育部上海市科学技术委员会2012CB966900 体内间充质干细胞自我更新、分化及其调控相关组织干细胞的机制研究李保界上海交大教育部上海科学技术委员会2012CB967000 肿瘤干细胞的动态演进及干预研究刘强中山大学教育部2011年生命科学部资助重点项目清单。
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项目名称：高频磁性纳米材料的电磁性能调控及其在磁性电子器件中的应用首席科学家：薛德胜兰州大学起止年限：2012.1至2016.8依托部门：教育部一、关键科学问题及研究内容本项目根据电子信息技术中对GHz频段的高性能、微型化薄膜电感和近场抗电磁干扰器件用高频磁性纳米材料的迫切要求，通过磁性纳米材料与纳米结构的可控制备，突破Snoek理论极限的制约，探索提高磁性纳米材料高频性质的新机制，突破传统微波磁性材料不能同时保持高共振频率和高磁导率的瓶颈，获得1-5 GHz波段内高磁导率的高频磁性纳米材料；并针对高频磁性纳米材料在1-5 GHz电子信息传输和近场抗电磁干扰技术中的具体应用，探索保持优良高频磁性基础上的电磁匹配机制，突破电磁波的连续介质理论，设计并实现具有良好电磁匹配的可工作在1-5 GHz的微型化薄膜电感和近场抗电磁干扰器件。
针对GHz频率下，同时提高磁性纳米材料的共振频率和磁导率，以及获得优异性能的薄膜电感和近场抗电磁干扰器件，拟解决的关键科学问题包括：●自然共振机制下，同时提高磁性纳米材料共振频率和磁导率的机制，以及双各向异性控制下大幅度调控高频磁性的机制及磁化强度的动力学过程。
●非自然共振机制下，提高磁性纳米材料共振频率和磁导率的机制，以及有效各向异性和体积共同作用下的超顺磁阻塞共振频率对高频磁性的影响机制。
●描述磁性纳米材料电磁性质的有效理论，以及核/壳结构的形态、相构成和各相的体积分数对新型磁性/介电纳米材料的高频电磁耦合机制和匹配关系的宽范围调控机制。
●分离介质对电磁波传输特性的影响机制，以及高性能薄膜电感和抗电磁干扰器件的设计理论和器件研制。
主要研究内容包括：●以高饱和磁化强度M s的铁基和钴基铁磁金属及合金为基础，制备磁性纳米薄膜、颗粒膜及多层膜。
通过溅射时外加磁场、倾斜溅射、反铁磁钉扎、衬底修饰等手段，在样品平面内产生单轴或单向磁各向异性。
通过薄膜的微结构优化，降低矫顽力H c，提高磁导率 ；改变面内各向异性，探索大范围调控磁性纳米薄膜高频磁性的规律。
●制备线度比（aspect ratio）大的片状软磁纳米颗粒，调整静态磁矩分布在薄片平面内，利用形状调控垂直片状纳米颗粒平面的各向异性场，用磁场热处理、应力、取向等方式在片状纳米颗粒平面内产生和调节各向异性场。
研究这两个各向异性场的比值与材料高频磁性的关系。
寻找大幅度提高双各向异性片状磁性纳米颗粒的规律，探索提高高频磁性的新机制。
●采用高温热解或还原的方法制备单分散、表面活性剂分子包覆的不同形状的铁基磁性纳米颗粒；通过种子法和反向胶束法在铁基磁性纳米颗粒的表面包覆致密的保护层，制备稳定的核壳结构磁性纳米颗粒。
通过调控纳米颗粒的尺寸、形状、颗粒间距，研究单分散磁性纳米颗粒的高频性质，探索提高阻塞共振频率的方法和机制。
●利用微纳加工技术，设计、加工各种典型形状且尺寸可控的纳米结构材料；利用软刻蚀技术与自组装技术相结合的方法，在不同的基底表面加工各种高分子图形，将磁性纳米颗粒、纳米线组装到基底的表面，成为高度有序的纳米图形结构。
探索形状各向异性对各向异性对称性的调制，研究这些有序结构的高频性能和结构参数的关系。
●利用等离子体溅射惰性气体冷凝纳米粒子束流法以及等离子体电弧法制备尺寸可控的磁性金属或合金纳米颗粒；在诱导磁场下通过原位表面氧化纳米颗粒制备核/壳结构的复合材料；在诱导磁场下制备磁性合金纳米颗粒与绝缘介质(非磁或弱磁)双相纳米复合材料；研究磁性纳米颗粒的尺寸大小、氧化层厚度、绝缘介质含量、后续热处理对材料高频磁性的影响。
●研究核/壳型磁性/介电纳米材料的介电氧化物壳层厚度、磁性内核尺寸、界面结构、内核和壳层相种类等对材料的高频介电性和磁电耦合效应的影响，阐明各种核/壳型磁性/介电纳米材料的高频电磁特性的机理，弄清磁导率和介电常数的相互依赖关系，提出磁导率和介电常数的匹配理论，掌握调控磁导率和介电常数的关键实验参数，实现高频下宽范围的电磁阻抗匹配。
●探索纳米颗粒膜和多层膜的高共振频率、高磁导率和良好电磁匹配的工艺条件，以及调控机理，得到在GHz频域具有优良电磁综合性能的纳米薄膜材料；模拟微电感的工作环境，研究温度变化、工作时间、邻近绝缘或者绕组层对于非晶/纳米晶磁芯材薄膜行为的影响，并建立与之相应的动力学模型。
●研究电磁波在非连续介质中的传播、磁化强度的动力学过程、阻尼的产生和变化机理；进行集成电感、抗电磁干扰（EMI）薄膜器件设计；利用微电子工艺实现GHz下的典型器件，探索利用磁性纳米薄膜研制高性能薄膜电感和抗电磁干扰器件的条件，探索抗电磁干扰薄膜电感集成器件在复杂电磁环境下的特性变化规律。
理论上，研究不同各向异性对称性下的磁化强度动力学过程，寻找自然共振机制下高频高磁导率的最优机制；研究磁性颗粒的大小、颗粒间交换耦合以及偶极相互作用对超顺磁阻塞频率和磁导率的影响规律，寻找非自然共振机制下的高频高磁导率机制；研究不同形状和相比例的磁性/介电纳米颗粒复合体系对电磁波的散射，探索纳米复合体系的有效介质理论，寻找新的电磁匹配机制。
二、预期目标本项目的总体目标：解决传统微波磁性材料不能同时保持高共振频率和高磁导率的问题和电磁匹配问题，真正实现磁性纳米材料在1-5 GHz微波频段电感类磁性电子器件和抗电磁干扰器件中的应用，为电子信息技术的大集成提供可能。
通过磁性纳米材料与纳米结构的可控制备，探索突破Snoek理论极限的新方法和新途径，寻找提高磁性纳米材料高频性质的新机制；建立描述磁性纳米材料高频性质的新理论，探索在GHz频段内具有高磁导率的高频磁性纳米材料的调控机制，通过纳米复合实现优异高频磁性基础上良好电磁匹配；利用以上磁性纳米材料，实现优异性能的薄膜电感和近场抗电磁干扰器件的微型化，满足现代通讯和计算机对电子器件高频化和集成化的要求，同时解决因信息处理频率的提高而带来的器件之间严重近场电磁干扰问题，为我国的信息通讯、国防安全、航空航天等领域探索新材料和新技术。
五年预期目标:1、阐明突破Snoek理论极限的可能机制，建立高共振频率和高磁导率的双各向异性新理论；探索不同频率下磁性纳米材料中磁化强度在自然共振和非自然共振机制下的动力学过程物理图象，建立高频磁性的调控机制；探索纳米材料介电常数调控机制，建立纳米复合系统的电磁匹配理论；研究电磁波在非连续介质中的传播，奠定微波频段下微型化磁性器件设计的理论基础。
2、发展大范围调整磁性纳米材料的双各向异性新方法，获得共振频率在1-5GHz、高频磁导率>200的软磁薄膜材料，实现同一材料的高频磁性本征参数为Snoek极限值的5-10倍；发展大规模制备尺寸和形状均匀可控的单分散磁性纳米颗粒技术，实现高度有序的磁性纳米颗粒和纳米线的组装，使其截止使用频率提高近5 GHz以上；发展磁性金属/氧化物复合体系，实现高频磁性纳米材料的电磁阻抗匹配，研发1-5 GHz电感量>30 nH，品质因子Q>18的典型磁性薄膜电感，以及带宽为10 MHz-5 GHz，噪音抑制 30dB的吸收式或L-C 式抗电磁干扰器件，实现面积降低一个量级的近场抗电磁干扰薄膜电感。
3、项目执行期间培养出3-4名在国际上有一定影响的学术带头人，形成一支具有开拓创新精神，具有国际竞争力，能胜任国家重大科研任务和参加国际学科前沿竞争的高频磁性纳米材料研究队伍。
申请专利20余项，发表高水平论文100余篇，培养博士后10余人，博士100余人。
三、研究方案1、实现项目五年预期目标的总体研究思路1）通过磁性纳米材料与纳米结构的可控制备，调控双各向异性，大幅度提高磁性纳米薄膜的共振频率和微波磁导率；2）通过调节超顺磁颗粒尺寸和颗粒间相互作用，提高阻塞共振频率来提高截止使用频率；3）通过调控高频磁性纳米材料的复合介质类型和耦合方式，实现对介电常数的宽范围调控，达到电磁匹配的目的；4）利用高频电磁性质来源于纳米尺度的调控，通过电磁波在分离介质中传播规律研究，设计并实现高性能薄膜电感的微型化和近场抗电磁干扰一体化；5）从微波电磁场在磁性纳米材料中传播的非线性效应和磁化强度在不同各向异性空间对称性系统中的动力学过程出发，预测不同纳米体系的高频性质，探索新的高频电磁特性机制。
2、技术途径：本项目的实验方案和技术途径可分为：1）高频磁性纳米材料及纳米结构的可控制备利用射频磁控溅射、离子束沉积和分子束外延技术制备一系列高磁导率的磁性纳米薄膜、颗粒膜及多层膜，通过工艺条件的变化（气压、基底温度等），施加磁场、倾斜溅射、反铁磁钉扎和衬底修饰等手段以及后期磁场热处理控制晶粒大小、形状和空间分布。
采用高温有机液相还原法和热分解法等合成尺寸均一、不同形状的单分散铁基磁性纳米颗粒，利用种子法和反向胶束法在铁基磁性纳米颗粒的表面包覆保护层，形成具有核壳结构的磁性纳米颗粒。
采取软刻蚀技术与自组装技术相结合的方法将各种磁性纳米颗粒、纳米线组装到适当的基底的表面，成为高度有序的阵列图形结构。
利用等离子体溅射惰性气体冷凝纳米离子束流法以及等离子体电弧法制备尺寸可控的磁性金属或合金纳米颗粒，通过原位氧化或后期复合形成磁性金属纳米颗粒/绝缘介质双相纳米复合材料。
2）自然共振机制下的各向异性调控及GHz高磁导率通过磁场诱导、倾斜溅射诱导、反铁磁钉扎诱导、界面诱导等手段，利用交换耦合作用及纳米薄膜具有强形状各向异性的特点实现磁性纳米薄膜的平面各向异性；通过薄膜样品整体退磁场调控和面内各向异性调控实现高共振频率和高磁导率；针对具有立方晶体对称性的优异软磁材料（低磁晶各向异性常数K，低磁致伸缩系数 ，低矫顽力H c），通过颗粒形状控制双各向异性；利用低维结构特性和诱导磁场，调控复合磁性纳米材料的难磁化面和易磁化面内两个各向异性场；利用各向异性空间类型对磁化强度动力学过程的控制，研究自然共振机制下高频高磁导率规律，研究高频磁性本征参数与两个各向异性场的关系。
3）非自然共振机制下磁性纳米颗粒与纳米结构材料的高共振频率利用磁性纳米颗粒的高频性质同时决定于自然共振频率和阻塞频率的特点，通过控制磁性纳米颗粒的尺寸、形状以及颗粒间距，改变颗粒间相互作用，达到调制超顺磁阻塞频率的目的，实现磁性纳米颗粒的阻塞频率高于5 GHz。
利用自旋波激发的思路，探索更高频率下高磁导率的机制。
4）磁性纳米复合介质的电磁匹配通过调节等离子体起弧电流、电压等参数来控制阳极金属蒸汽量，改变纳米颗粒的尺寸。
诱导磁场下通过原位表面氧化磁性金属或合金纳米颗粒制备核/壳结构的颗粒型复合材料；在诱导磁场下制备磁性合金纳米颗粒与(弱磁)绝缘介质双相纳米复合材料，研究磁性纳米颗粒的尺寸大小、氧化层厚度、绝缘介质含量、后续磁场热处理对材料高频磁特性的影响。
从而获得多种类型的具有良好电磁匹配性能的磁性/介电纳米材料。