功能材料多尺度模拟与设计课题组 

东南大学物理学院功能材料多尺度模拟与设计课题组是由国家杰出青年基金获得者王金兰教授领导和协调的一支由多名青年骨干教师、博士后、博士硕士研究生组成的年轻队伍。目前，团队包含正高级职称教职工4人，副高级5人，工程师1人，获得江苏省“双创人才”1人（马亮），江苏省双创博士1人（李强），东南大学仲英青年学者1人（巨明刚），东南大学至善青年学者2人（李强、周跫桦）。

课题组主要围绕低维材料等新材料结构与物性开展研究工作，主要包括：

1、数据驱动的新材料设计，采用主动学习、迁移学习等技术实现功能材料的高效设计；

2、电催化机制与催化剂设计，包括析氢、析氧、固氮、二氧化碳还原等反应的研究；

3、低维半导体材料生长与表界面研究，包括石墨烯、二硫化钼等材料的理论模拟与实验研究；

4、新型钙钛矿半导体光电性能研究，包括激发态动力学，表界面的载流子行为等。

围绕相关课题，课题组取得了一系列创新性成果：

1、是国内最早将人工智能用于新材料设的课题组之一，较早开发了基于机器学习算法的多目标性质导向的材料筛选程序，并应用于钙钛矿光伏材料与二维铁磁材料的高效搜索，从二万余种钙钛矿和20万种二维材料中成功筛选出数百种性能优异的太阳能电池材料，高居里温度二维铁磁材料和45种固氮单原子电催化剂[Nat. Commun. (2018); Adv. Mater. (2020); Chem (2022); J. Am. Chem. Soc.(2022)]。该方法为新型功能材料的高效筛选和靶向设计提供了切实可行的方案。

2、提出了全新的电化学固氮机理—表面氢化机理，发展了一种基于原子本征性质得活性描述符，实现了负载型双原子催化剂电化学还原反应性能的准确预测；发展了基于活性位点电荷分布的析氢活性描述符，大幅提高了催化剂的搜索效率；设计了数种性能优异的析氢/固氮/二氧化碳还原光电催化剂（如可见光驱动的非金属单原子固氮催化剂；单原子双功能催化剂等），为新能源材料的利用与开发提供了理论基础和指导[J. Am. Chem. Soc.(2018; 2019; 2020; 2022); Nat. Commun. (2018;2021); Adv. Mater. (2021); Nano Lett.(2017)]。

3、提出了二维材料外延生长的取向可控、层数可控成核机制，与实验团队合作实现了单/双层MoS₂的晶圆级可控生长，建立了缺陷主导的硫化钼电子跃迁机制、二维黑磷的光致降解机制，通过低温硫醇化学与缺陷工程实现了光电性能的大幅提升[Nature (2022); Nat. Nanotechnol. (2021); Adv. Mater. (2016; 2017; 2018; 2022); Angew. Chem. Int. Ed. (2016;2017);Nat. Commun. (2013; 2014)]。

相关创新发表在Nature, Nature Nanotechnology, Advanced Materials, Journal of the American Chemical Society等国际核心期刊上，论文引用超过16000次。