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无机功能材料的理论研究获进展

时间:2012-12-18

长春应化所“无机功能材料的理论研究与性质预测”项目获得进展,提出了复杂晶体化学键理论,结合第一性原理研究,可对材料的性质进行改进以及预测具有新颖结构和性质的功能材料,该成果日前荣获2012年度吉林省科技进步奖一等奖。

复杂体系的理论研究一直是计算材料学中的一个难点课题。目前很多研究材料性质的理论模型只适用于二元体系,而很多功能材料都是复杂多元体系,比如发光材料、磁性材料等,因此限制了它们的应用。

长春应化所科研人员从化学键出发,提出了适合复杂体系的理论研究方法。用这个方法,可以将任何一个复杂多元晶体分解为二元晶体之和,通过分析二元晶体的性质,对复杂多元晶体的性质加以研究,从而使得前人的理论可以推广到多元复杂晶体,极大地扩展功能材料的应用范围。

科研人员使用该方法研究了大量复杂无机晶体的化学键性质,并应用于电子云扩大效应、穆斯堡尔谱的同质异能位移、复杂晶体的晶格能、热膨胀系数、体模量和晶体硬度等方面研究,并提出了具体计算的公式。计算得到的多种复杂晶体的物理性质与实验相符合,解决了复杂多元晶体中一些其它理论方法不能研究的问题,为复杂体系的性质研究和预测提供了一种可能的理论方法,得到国内外同行认可。同时结合第一性原理研究,建立了微观参数如化学键等与宏观性质的关系,为新型功能材料设计和定向实验合成提供了理论指导。

该项目得到国家基金委的资助。共发表SCI论文73篇,其中影响因子大于3.0的论文31篇。73篇论文他人总引用840次。10篇论文他人引用超过20次,单篇最高引用184次。出版专著2部。1人获全国百篇优秀博士论文。