報告題目：納米材料結(jié)構(gòu)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(diǎn)：化學(xué)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(xué)教授。1999年進(jìn)入清華大學(xué)物理系，2003年本科畢業(yè)后于本校碩博連讀，于2008年1月獲得博士學(xué)位; 之后在香港城市大學(xué)從事博士后研究，于2010年6月入職華南理工大學(xué)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(dǎo)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(fā)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(shù)為 153 次，先后主持完成國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、省部級項(xiàng)目等10項(xiàng)，于 2013 年入選廣東省高等學(xué)校優(yōu)秀青年教師培養(yǎng)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(jié)構(gòu)多樣，性能豐富，備受關(guān)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(jié)構(gòu)搜索等）在納米材料研究中的應(yīng)用。
1）結(jié)合實(shí)驗(yàn)研究納米材料的性能調(diào)控。我們發(fā)現(xiàn)在氫飽和的硅納米線表面的懸掛鍵缺陷可以是體系出現(xiàn)空穴載流子，呈現(xiàn)p-型半導(dǎo)體特性，并可以制備相應(yīng)的p-n 結(jié)和場效應(yīng)管等納米電子器件，而缺陷對應(yīng)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(shè)計成為識別不同分子的探測器件；研究了硒納米帶的電學(xué)性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)不同原子或基團(tuán)在其表面吸附對電學(xué)性質(zhì)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(xiàn)p-型導(dǎo)電性；對于碲納米結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)的構(gòu)型熵，研究了不同溫度下納米結(jié)構(gòu)形狀的演化，并和實(shí)驗(yàn)符合。[J. Phys. Chem. C 115, 18453 (2011)，CrystEngComm，14，1942（2012），RSC Adv 4, 22004(2014)]
2）基于結(jié)構(gòu)識別的全局搜索和材料設(shè)計的方案。我們關(guān)注的是特殊問題的結(jié)構(gòu)搜索,比如金剛石量子點(diǎn)、合金結(jié)構(gòu)、C60上的替換、硼平面結(jié)構(gòu)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(guān)鍵。對結(jié)構(gòu)編碼實(shí)現(xiàn)快速識別，在遍歷計算中避免重復(fù)結(jié)構(gòu)，保證樣本多樣性；建立體系能量和性質(zhì)與子結(jié)構(gòu)的關(guān)系，采取蒙特卡洛樹搜索方案，有效解決結(jié)構(gòu)搜索問題，實(shí)現(xiàn)以性能為導(dǎo)向的材料設(shè)計。對于碳族相關(guān)體系，我們確定了不同數(shù)目硼、氮原子在富勒烯體系上替換摻雜的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；對于石墨烯團(tuán)簇，我們提出了有效描述體系電子性質(zhì)的模型，實(shí)現(xiàn)了基于性能的結(jié)構(gòu)搜索，并將該方法推廣到其他相關(guān)體系。對于半導(dǎo)體固溶體，我們考慮了不同濃度對應(yīng)的可能結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行了高通量第一原理計算，根據(jù)形成焓解釋了實(shí)驗(yàn)中穩(wěn)定結(jié)構(gòu)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(wěn)定的硼平面納米結(jié)構(gòu)是三角晶格碎片加上合適比例的空位，對應(yīng)的是硼原子和空位形成的“合金”結(jié)構(gòu)，我們確定了不同尺寸下穩(wěn)定的硼團(tuán)簇結(jié)構(gòu)，并討論了在不同襯底下硼平面結(jié)構(gòu)的演化，預(yù)測了一系列具有半導(dǎo)體特性的硼平面單層結(jié)構(gòu)，為硼納米結(jié)構(gòu)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)]
