【韶风名家论坛】碳纳米结构独特的力磁耦合效应

题 目:碳纳米结构独特的力磁耦合效应
主讲人:张助华 教授 博导 南京航空航天大学纳米科学研究所
主持人:马增胜 博导 湘潭大学材料科学与工程学院
时 间:2018年12月9日上午10:00
地 点:第二教学楼319报告厅
 
报告人简介:
  张助华,2010年于南京航空航天大学获得博士学位,2009-2010年赴美国内布拉斯加大学林肯分校联合培养,2012-2016年于美国莱斯大学材料科学与纳米工程系进行博士后合作研究。现任南航机械结构力学及控制国家重点实验室教授,博士生导师。主要从事低维纳米材料性能和器件原理的理论与计算研究。已在国际学术杂志发表SCI论文75篇,其中以第一/通讯作者在Chem. Soc. Rev. (1篇)、Nature Nanotech. (2篇)、Nature Chem. (1篇)、PRL (1篇)、JACS (4篇)、Nano Lett. (3篇)、Angew Chem. (2篇)、JMPS (2篇)等期刊上(接收)发表论文40篇,5篇论文入选期刊封面。论文共计被引用3600余次,其中SCI他引2600余次,被《自然-纳米技术》、《自然评论-材料》等权威学术媒体专题评述二十余次。2012年获教育部自然科学一等奖,2013年获全国优秀博士学位论文提名奖,南航首批“长空学者”。
 
报告摘要:
  本报告介绍关于碳、硼氮等纳米结构力-电-磁耦合效应的研究进展。首先发展了预测碳纳米管力-电-磁耦合的紧束缚理论,通过该理论计算,发现在拉伸、扭转应变和磁场的耦合作用下,应力可使碳纳米管发生顺磁性-反磁性的转变。基于双层石墨烯纳米带吸附Si(001)表面,第一原理计算发现底层纳米带与基底成键而导致其边缘磁性消失,而第二层纳米带与底层纳米带的相互作用减弱使得其边缘磁性完好存在。通过对该系统施加偏压,发现石墨烯纳米带边缘磁化随电场强度线性地变化。该磁电效应源于一种新的机制:偏压驱动的电荷调制石墨边缘态自旋分裂导致,不同于传统的磁电机制和最近报道的基于自旋屏蔽效应导致的磁电耦合。基于连续介质力学分析发现碳纳米锥在简单加载下可在石墨烯网格中产生可严格定义的应变梯度,并且施加仅2%的垂直应变可以实现高达600 T的赝磁场。该机电耦合归功于圆锥体独特的拓扑结构。最后介绍利用低维结构奇特的力-电-磁耦合调控这一思路,发现最为普遍的Si(001)表面在栅极电压作用下可在表面上形成自旋极化的空穴载流子层,且局部磁矩之间具有较强的铁磁性耦合。更为有趣的是,采用应变硅技术可进一步增强Si(001)表面的铁磁性,并形成只导通单一自旋通道的半金属电输运性能。
 
材料科学与工程学院
特种功能薄膜材料国家地方联合工程实验室
 
 
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