高性能電極材料

材料科學(xué)（Materials Science）是利用各種先進的理論和實驗方法研究材料結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、表征和應(yīng)用的一門學(xué)科，是現(xiàn)代科技的重要基石。

材料科學(xué)有望解決人類未來的重大能源需求，改變傳統(tǒng)的能源載體，實現(xiàn)新能源、清潔能源的高效可持續(xù)利用。同時，材料科學(xué)也是支撐超級電子計算機，量子計算機，量子通信等高精尖科技的重要保障。

隨著研究的逐步深入，以二維材料為代表的低維材料在納米尺度表現(xiàn)出許多神奇的物理性質(zhì)，開啟了傳統(tǒng)材料向低維材料轉(zhuǎn)型的新時代。在納米世界中，極小的時空尺度給傳統(tǒng)的研究方法造成了巨大的困擾。而計算材料科學(xué)是能一種能捕捉納米尺度下二維材料性質(zhì)的研究方法，它從量子力學(xué)的第一性原理出發(fā)，運用計算機模擬技術(shù)，準(zhǔn)確描述材料體系的能量，從而定量的研究低維材料的電學(xué)、力學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)、熱學(xué)等諸多物理性質(zhì)。

想了解材料科學(xué)嗎？

想了解二維材料應(yīng)用嗎？

想和名校教授一起從事研究工作嗎？

我們攜手賓夕法尼亞大學(xué)博士、助理教授，開放項目部分適合高中生參加的環(huán)節(jié)?？靵砗筒┦恳黄鹧芯堪?，分析二維材料的結(jié)構(gòu)，力學(xué)，電學(xué)性質(zhì)，并開發(fā)出基于缺陷誘導(dǎo)技術(shù)的二維材料新應(yīng)用吧！

項目形式：1對1定制

適合群體：

1. 在讀高中生

2. 準(zhǔn)備申請美國本科的學(xué)生，專業(yè)方向物理、化學(xué)、工程、計算機方向

項目導(dǎo)師是誰？

賓夕法尼亞大學(xué)博士、助理教授

曾任學(xué)生會主席

Conferences Activity/Participation

Journal Articles

（一小部分展示）

Session Chair, Session 1203: Mechanics and Physics of 2D Crystalline Materials.13th World Congress on Computational Mechanics, New York City, NY Jul. 2018

“Defective Graphene and Graphene Allotropes as High-Capacity Anode Materials for Mg Ion Batteries”, 3 59th Electronic Materials Conference, U. of Notre Dame, IN, USA Jun. 2017

“Defective Graphene and Graphene Allotropes as High-Capacity Anode Materials for Mg Ion Batteries”,2017 MRS Fall Meeting & Exhibit, Boston, MA, USA Nov. 2017

D. Er, E. Detsi, H. Kumar, and V. B. Shenoy. Defective Graphene and Graphene Allotropes as High Capacity Anode Materials for Mg-ion Batteries. ACS Energy Letters, 1, 638-645 August 2016 6.

D. Voiry, R. Fullon, J. Yang, C. Silva, R. Kappera, I. Bozkurt, D. Kaplan, M. J. Lagos, P. E. Batson, G. Gupta, A. D. Mohite, L. Dong, D. Er, V. B. Shenoy, T. Asefa, and M. Chhowalla. The Role of Electronic 2 Coupling between Substrate and 2D MoS2 Nanosheets on Electro-Catalytic Production of Hydrogen. Nature Materials, 15, 1003–1009 June 2016

學(xué)生參與子項目的目標(biāo)與意義

二維材料因為其巨大的比表面積，優(yōu)異的力學(xué)電學(xué)光學(xué)性質(zhì)引起了廣泛的關(guān)注。本課題旨在運用第一性原理的基本方法，結(jié)合計算機數(shù)值模擬技術(shù)對缺陷誘導(dǎo)形成的二維材料的結(jié)構(gòu)，力學(xué)，電學(xué)性質(zhì)進行系統(tǒng)性定量研究，并且對數(shù)據(jù)進一步分析，發(fā)現(xiàn)缺陷在二維材料中的作用，最終提出基于缺陷誘導(dǎo)技術(shù)的二維材料新應(yīng)用。

學(xué)生參與與研究方法

本課題是跨材料學(xué)和計算機科學(xué)的綜合研究，是運用先進的理論工具預(yù)測實際材料應(yīng)用的研究。研究者將獲得使用計算材料科學(xué)基本原理研究二維材料的能力，并且學(xué)習(xí)基本的并行計算編程方法。

學(xué)術(shù)項目產(chǎn)出

一、能力提升

1.掌握科學(xué)研究問題的基本理論和方法，具備運用計算機解決實際問題的能力，受到科學(xué)研究的初步訓(xùn)練

2.增加對計算材料科學(xué)、計算編程等技術(shù)的理解和認識，提升文獻查閱能力

3. 動手實踐并撰寫報告

4. 科研思維訓(xùn)練，提出問題、解決問題的能力提升

二、證書和評價類產(chǎn)生

1. 由項目教授就學(xué)生子項目作出評價

2. 指導(dǎo)老師就學(xué)生的學(xué)習(xí)研究過程和研究能力，結(jié)合實際情況作出評價

3. 撰寫的研究報告