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6月27日上午,应我校物理与材料科学学院邀请,上海大学博士生导师刘轶教授在物理北楼三楼报告厅作了一场题为“低配位低维碳和硼材料的第一性原理研究”的学术报告。学院相关专业教师、研究生代表、本科生代表共50余人聆听了报告。

报告题目Ab initio Exploration of 2D Materials: Graphene, Silicene and Beyond

日前,美国斯坦福大学Evan J. Reed 教授受邀在《Nature》期刊“News & Views”专栏撰写题为“二维碲材料”的亮点文章,推介了郑州大学物理工程学院贾瑜教授研究组在二维材料研究领域所取得的最新进展。 文章指出,二维材料作为当今科学的一大研究分支,是随着2004年曼切斯特大学科学家安德烈•海姆和康斯坦丁•诺沃肖洛夫(二人获2010年诺贝尔物理奖)成功分离出单原子层的石墨材料-石墨烯而兴起的。近年来,发现新的二维材料并探索其独特的物理特性与可能应用前景是凝聚态物理与材料科学等领域的共同热点。周期表里III-V族的元素中,硼烯、硅烯、磷烯等二维材料相继被预言并为实验所验证。然而,单质VI 族元素能否形成稳定二维单层结构,是一个富有挑战性、尚待探讨的问题。贾瑜教授团队和中国科技大学张振宇教授团队与香港大学、韩国汉阳大学、美国犹他大学和英国伦敦大学等机构的科学家合作,基于全局结构搜索与第一性原理计算,首次预言了由VI 族单质元素碲所构成的新型二维单层材料,填补了VI族单质二维材料的空白。他们不仅基于碲的本征多价性预言了碲烯的三种不同结构,还发现碲烯具有优异的光吸收特性和远高于二硫化钼单层的载流子迁移率,有望在未来的量子器件方面发挥重要作用。他们的部分理论结果已被实验证实,该成果于今年9月发表在物理学顶级期刊《物理评论快报》上(Physical Review Letters, 119, 106101, 2017), 物理工程学院朱志立副教授为第一作者。 Reed教授在文章中表示,该工作是理论计算设计在解决材料科学重要问题中的一个成功的范例。他指出:“继石墨烯之后,目前发现的近千种其它二维材料均是通过对材料数据库的挖掘被发现的。然而,体态碲由一维的螺旋链构成,不存在可以机械剥离的层状结构。因此,朱及其合作者有关二维碲材料的研究的确是一个有趣的科学发现。此项理论工作无疑表明理论计算在解决材料科学中的重大问题上起着至关重要的作用。” 多年来,物理工程学院贾瑜教授研究团队与中国科学技大学张振宇教授等国内外同行合作,围绕低维金属体系的量子生长、低维量子材料及其它当今凝聚态物理领域的前沿课题开展研究,取得了一系列原创性成果。其科研成果先后发表在《Science》《Physical Review Letters》《Nano Letters》等权威期刊上。 文章链接: 17:37:34

近日,一个困扰世界凝聚态物理和材料物理界多年的难题被攻克。南开大学和美国阿贡国家实验室、纽约州立大学石溪分校、美国西北大学的科学家合作,第一次获得了只有单原子厚度的二维硼材料——“硼烯”。该材料因其优越的电学、力学、热学属性,被科学界寄予厚望,有可能成为继石墨烯之后又一种“神奇纳米材料”。

刘轶基于材料基因组理念,利用第一性原理和分子动力学计算模拟方法,结合机器学习和实验研究手段,介绍了石墨烯、石墨炔、金刚石等不同C配位的低维材料结构-过程-性能关系及其在复杂外界环境下的物理化学响应,进而在理解微观机制基础上进行新材料和新功能的设计,指出了此类材料在实际生活中潜在的应用领域和社会价值,并详细介绍了国际国内在硼烯、磷烯等领域的研究现状,介绍了他们课题组在该领域的研究进展和学术成果,从几何结构、电子结构、能带、电子态密度等原子、电子层次解释了此类材料在不同的晶格参数和应力下表现出的新奇特性,他们发现Y型硼烯具有非常高的负面内NPR,是delta硼烯的三倍,是二维SiO2的7倍,结果表明Y型硼烯泊松比是各向同性的。

报告人:赵纪军

石墨烯作为一种呈蜂巢状排列的单层碳原子结构,是目前已知最薄、最坚硬的纳米材料,具有优良的物理化学性能,已被广泛应用于超级计算机、光子传感器等领域。继石墨烯之后,科学家希望找到更多具有优良特性的二维材料。元素硼因是碳的“近邻”而成为首要目标。但是,硼烯并非自然存在,只能人工合成。科学家对硼烯的理论结构预测已有10年之久,但从未成功合成。硼烯的制备成为国际凝聚态物理及材料物理学界公认的世界难题。

专家简介:刘轶,1992年和1995年在东北大学分别获得学士和硕士学位,1997年在中国科学院金属研究所获得博士学位。然后分别在日本名古屋大学(1997-2002)、德国尤利希研究中心(2002-2003)、加拿大西安大略大学(2003-2005)、美国加州理工学院(2006-2012)从事计算材料学相关领域科学研究。2012年回国在上海理工大学材料学院学院任教授。2015年开始在上海大学理学院物理系任教授,任材料基因组工程研究院副院长。2012年获得上海市“千人计划”和“浦江人才”称号。目前承担国家自然科学基金和科技部重点研发项目。在PRL、JACS、ACS Nano,、JPCL、Nanoscale、CM和JC等国际著名学术期刊上发表50多篇SCI学术论文,被他引1000余次。

大连理工大学教授,博士生导师

在2014年时,南开大学周向锋教授、王慧田教授和纽约州立大学石溪分校奥甘诺夫教授等利用进化算法结合第一性原理计算,预测了一个独特的二维硼结构。美国阿贡国家实验室、南开大学、纽约州立大学石溪分校和西北大学等研究单位共同合作,利用高真空原子溅射的方法,第一次在银的表面成功“生长”出褶皱的单原子层硼烯。联合团队获得的实验结果与理论模型几乎完全符合。南开大学科研团队承担了该研究的理论计算工作。

(物理与材料科学学院 路战胜 刘 宁)

三束材料改性教育部重点实验室主任

介绍该成果的评论文章《拨开最薄硼烯的迷雾》同期刊登于《科学》杂志上。

报告时间:8月23日下午3:00

报告地点:S3-302

邀请单位:南京师范大学化学与材料科学学院

澳门威斯尼斯人手机版:专栏推荐介绍奇瓦瓦大学物理工科程大学在二维材质商量方面最新进展,上大博导刘轶教师应邀来本人校授课。报告内容:澳门威斯尼斯人手机版,石墨烯展现出优异的物理性质,是多科学共同关注的明星材料。对石墨烯的深入研究又推动了其他二维单层材料如硅烯、硼单层的发展。近年来本课题组运用第一性原理、分子动力学等手段,针对石墨烯、硅烯、硼单层、共价三嗪骨架等二维单层材料开展了计算研究。在本报告中,将介绍银衬底表面硅烯的初期成核生长机理,硅烯中的点缺陷及其对电子结构的影响,石墨烯晶界结构模型以及对力学特性的影响,石墨烯部分氢化的能隙调控,氧化石墨烯的能隙调控机制和相应的光解水催化剂应用,双层硅烯的碱金属掺杂等方面的研究进展。

赵纪军教授简介:

赵纪军,1973年生,1992年南京大学强化部本科毕业,1996年南京大学物理系获凝聚态物理学博士学位,导师王广厚院士。1997至2005年期间,先后在意大利国际理论物理中心、美国北卡大学、美国华盛顿州立大学担任博士后、研究助理教授、研究员。2006年起任大连理工大学教授;2014年起任三束材料改性教育部重点实验室主任;担任Scientific Report、Molecular Simulation、Journal of Cluster Science、Journal of Computational and Theoretical Nanoscience等国际SCI期刊编委。主要研究领域为低维材料物理、计算材料学,2007年以来作为负责人主持7项国家基金和科技部项目。在SCI刊物上发表论文319篇(影响因子>7期刊30篇),总引用8000余次,H因子46,入选爱思唯尔2014年中国高被引学者(物理与天文学第七名),2010年作为第三完成人获国家自然科学二等奖。

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