報告題目：納米材料結構和性能的理論研究
報 告 人 ：楊小寶教授
報告時間：2018年5月14日（周一）下午4:30
報告地點：化學樓二樓一號會議室
邀 請 人 ：楊利明研究員
報告人簡介：
楊小寶，博士，華南理工大學教授。1999年進入清華大學物理系，2003年本科畢業后于本校碩博連讀，于2008年1月獲得博士學位; 之后在香港城市大學從事博士后研究，于2010年6月入職華南理工大學物理系任副教授，2012年8月晉升為教授，2013年8月增選為博士生導師。主要從事納米材料的理論研究，在國際刊物 J. Am. Chem. Soc.、Nano Research、Phys. Rev. B、Appl. Phys. Lett.等發表 SCI 論文 73 篇（其中第一/通訊作者 44 篇），論文被同行引用 1090 次（其中第一/通訊作者 701 次），單篇論文他人引用最高次數為 153 次，先后主持完成國家自然科學基金面上項目、省部級項目等10項，于 2013 年入選廣東省高等學校優秀青年教師培養計劃，2014 年獲得廣東省杰出青年基金，入選廣東省特支計劃。
報告摘要：
納米材料結構多樣，性能豐富，備受關注。在本報告中，我們通過三個方面講述理論計算（包括第一原理方法、建立模型勢、結構搜索等）在納米材料研究中的應用。
1）結合實驗研究納米材料的性能調控。我們發現在氫飽和的硅納米線表面的懸掛鍵缺陷可以是體系出現空穴載流子，呈現p-型半導體特性，并可以制備相應的p-n 結和場效應管等納米電子器件，而缺陷對應的過渡能級對吸附分子敏感，通過不同分子的吸附可以改變能級的位置使器件中的載流子濃度變化，可以設計成為識別不同分子的探測器件；研究了硒納米帶的電學性質，發現不同原子或基團在其表面吸附對電學性質有很大的影響，指出表面的氫原子或羥基的吸附都可以使體系呈現p-型導電性；對于碲納米結構，我們建立了基于范德華相互作用的鍵能模型，通過Wang-Landau 方法計算了不同形狀納米結構的構型熵，研究了不同溫度下納米結構形狀的演化，并和實驗符合。[J. Phys. Chem. C 115, 18453 (2011)，CrystEngComm，14，1942（2012），RSC Adv 4, 22004(2014)]
2）基于結構識別的全局搜索和材料設計的方案。我們關注的是特殊問題的結構搜索,比如金剛石量子點、合金結構、C60上的替換、硼平面結構中空位的分布等,原子基本在特定的晶格附近,而初始的分布是關鍵。對結構編碼實現快速識別，在遍歷計算中避免重復結構，保證樣本多樣性；建立體系能量和性質與子結構的關系，采取蒙特卡洛樹搜索方案，有效解決結構搜索問題，實現以性能為導向的材料設計。對于碳族相關體系，我們確定了不同數目硼、氮原子在富勒烯體系上替換摻雜的穩定結構；對于石墨烯團簇，我們提出了有效描述體系電子性質的模型，實現了基于性能的結構搜索，并將該方法推廣到其他相關體系。對于半導體固溶體，我們考慮了不同濃度對應的可能結構，并進行了高通量第一原理計算，根據形成焓解釋了實驗中穩定結構的濃度分布。 [RSC Adv 7, 37881（2017），Sci. Rep. 7, 16211(2017），ACS Photonics 4, 2556（2017），J. Chem. Phys.148, 014306 (2018)]
3）硼納米體系的研究。穩定的硼平面納米結構是三角晶格碎片加上合適比例的空位，對應的是硼原子和空位形成的“合金”結構，我們確定了不同尺寸下穩定的硼團簇結構，并討論了在不同襯底下硼平面結構的演化，預測了一系列具有半導體特性的硼平面單層結構，為硼納米結構研究提供新的思路，有可能使其成為媲美石墨烯的新型材料。[J. Chem. Phys. 142,214307(2015),Nano Research 9, 2616(2016),J. Phys.Chem.C121,11950 (2017),J. Am. Chem. Soc. 139, 17233(2017)]
