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我校在功能材料计算与模拟方向取得重要进展

本报讯(杨国春 报道) 近日,我校在功能材料计算与模拟方向取得重要进展。功能材料计算与模拟是我校紫外光发射材料与技术教育部重点实验室和材料科学与工程学科的重要研究方向。
  钠离子电池由于钠源储量丰富、成本低廉、适合大规模储能等优点备受关注。然而,现存阳极材料性能不足成为制约高性能钠离子电池研发的主要瓶颈之一。近期,实验室基于第一性原理的群智能结构搜索方法,发现了稳定的富碳二维钛碳化合物TiC3。该材料相比于已报道的Ti3C2、Ti2C、TiC3 等钠离子电池阳极材料在理论容量、钠离子扩散势垒、开路电压和导电性等方面具有明显优势;其优异性能主要源于高的碳化学配比。该理论结果为实验上研发高性能电极材料提供了新策略,发表在国际著名学术期刊《美国化学会志》上(Guochun Yang et al., J AM CHEMSOC 2018, 140, 5962)。近年来,研究组坚持能源材料理论设计研究,在锂-硫电池和锂-空气电池方面取得系列研究结果,如J PHYS CHEM LETT2014, 5, 2516、J MATER CHEM A 2015, 3, 8865、J MATER CHEM A 2017, 5, 9293、J MATERCHEM A 2017, 5, 18698 等。
  忆阻器具有超低功耗、高集成密度等优势,是发展下一代信息存储技术及类脑突触器件的理想架构之一。有机- 无机杂化钙钛矿(CH3NH3PbI3)材料在光学/电学多功能耦合存储器件方面极具潜力。分析数值模型是优化忆阻器性能、拓展忆阻器应用的关键理论基础。近期,实验室以碘空位(VI)迁移/扩散过程为基础,综合考虑电场、热场、浓度梯度等多种驱动因素,构建了CH3NH3PbI3 忆阻器中导电通道在3D 空间的动力学演变模型;并以2T1R 器件为单元,在双层神经网络(包含5625 个前突触和4 个后突触) 中实现了多图案的类脑模式识别。该结果发表在Advanced 系列品牌期刊(Wiley 出版集团) 《先进理论与模拟》上(Zhongqiang Wang etal., ADV THEORY SIMUL 2018, 1, 1700035),并被选为封面文章重点介绍。近年来,研究组同步开展了高性能忆阻器件研发及其在突触仿生方面的研究工作,相关结果发表在SMALL、IEEEELECTR DEVICE L等重要期刊上。


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