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DFT
引言：一杯咖啡凉了三次的弛豫计算 做过第一性原理计算的人，多半都有过这样的夜晚：提交了一个百余原子掺杂体系的结构弛豫，屏幕上每个离子步的日志缓慢滚动，像老式火车站的翻牌时刻表。你去倒了杯咖啡，回来发现它还在第一步；咖啡凉了，换上茶，茶也凉了，电子步还在做自洽迭代。 这门学科的名字叫计算材料学。它用代码代替烧杯，用薛定谔方程的数值解代替试错炉窑。但硬币的另一面是：每一次方法学的跃迁，都把算力需求推高 […]
开场：一台游戏本，能不能撑起一项钙钛矿课题 2026年1月，西安电子科技大学集成电路学部发布了一条科研新闻：郝跃院士团队张进成教授课题组在宽带隙钙钛矿太阳电池研究中取得重要进展，成果发表于材料领域顶级期刊《Advanced Materials》。团队提出的胍基工程化自组装单分子层策略，把钙钛矿/硅叠层太阳电池的效率推到了32.49%。 这类成果的底层，是材料化学和计算科学的交叉。论文里那些R […]
2026年初,西安电子科技大学郝跃院士、张进成教授团队的一项成果引起了行业关注:他们首创”离子注入诱导成核”技术,把氮化镓外延中粗糙的”岛状”界面变成了原子级平整的薄膜,界面热阻降到传统结构的三分之一,基于该技术制备的氮化镓微波功率器件在X波段和Ka波段的输出功率密度分别达到42瓦/毫米和20瓦/毫米,将国际纪录提升了30%-40%。成果发表在《自然 […]
一、从催化剂的”原子级密码”说起 2022年，西北工业大学生命学院覃勇教授团队与中国石油大学（华东）冯翔教授团队合作，在《Applied Catalysis B: Environmental》上发表了一项关于Pt-Ni双金属催化剂的研究成果。研究团队通过先进的原子层沉积技术精确构筑了界面可控的PtNi/CNTs催化剂，并结合动力学实验、同位素效应与密度泛函理论（DFT）计算 […]
一、从一场网络攻防演练说起 2022年，国家计算机病毒应急处理中心与网络安全企业360联合发布了一份引发广泛关注的调查报告：美国国家安全局下属特定入侵行动办公室（TAO）对某重点高校的网络信息系统实施了长达数年的持续性网络攻击。调查团队通过缜密的数字取证分析，累计发现了攻击者在该校内部渗透的攻击链路多达1100余条，操作的指令序列90余个，并从被入侵的网络设备中定位了多份遭窃取的网络设备配置文件、 […]
原子分子结构计算是理论化学与药物设计的”数字显微镜”，Gaussian里选一个DFT泛函、挂一个基组、跑一遍几何优化，看似能一键算出键长键角和振动频率。但真到了百原子级有机分子、过渡金属配合物或激发态计算，千万级基函数叠加双电子积分文件膨胀、SCF迭代震荡、频率计算Hessian矩阵组装，工作站直接崩溃或算到通宵。更棘手的是，分子结构、反应路径、药物活性构象全是企业核心机密 […]
一、当原子级精度成为刚需 2025年7月17日，由中国工业合作协会仿真技术产业分会主办的第17期仿真大讲堂在北京举办。这场以”半导体器件和工艺仿真的现状与展望”为主题的闭门研讨，吸引了来自Synopsys、鸿之微、中芯国际等产业链上下游的技术负责人。席间一位从事功率器件研发的工程师提了一个尖锐的问题：”我们的GaN HEMT器件在实验上表现很好，但TCAD仿真和 […]
一、当量子力学遇见航天材料 2025年6月，西北工业大学凝固技术国家重点实验室卢艳丽教授团队的一项研究引起了材料学界的关注。他们针对引力波探测中的关键材料——金铂合金——开展了系统性的第一性原理计算研究，通过密度泛函理论（DFT）分析了不同Au-Pt比例下的弹性、热学性能和电子结构，最终确定了Au75Pt25为最适合航天器检验质量的材料成分。这项工作发表在Journal of Materials […]
2023年11月，Google DeepMind在Nature杂志发表了一项震撼材料学界的研究：他们开发的GNoME（Graph Networks for Materials Exploration）模型，通过图神经网络和大规模主动学习，一次性预测出220万种新晶体结构，其中38.1万种被确认为热力学稳定材料。DeepMind团队在论文中指出，这一成果相当于人类此前近800年的知识积累。而就在这篇 […]
一、当材料科学遇见计算：一场正在发生的范式转移 2026年7月，武汉。中国材料大会2026的现场，一场关于”氧化镍中氢扩散的多因素耦合机理与多尺度规律”的邀请报告吸引了不少听众。报告人是中国科学院宁波材料技术与工程研究所的黄良锋研究员，而他展示的研究方法——从第一性原理计算原子尺度的电子结构，到分子动力学模拟扩散过程，再到宏观尺度的有限元分析——恰恰是当前材料科学领域最活跃 […]
2025年7月，中国材料大会在厦门召开。大会开幕式上，电子科技大学（深圳）高等研究院薛冬峰教授团队完成的”仿矿物电催化材料多尺度设计制备研究”成果荣获中国材料研究学会科学技术奖二等奖。该成果通过将仿矿物结构原理与微观–介观–宏观多尺度设计相结合，辅以原位电化学表征与理论模拟闭环优化，构建了高活性位点与稳定性协同调控策略，为水电解制氢和燃料电池等清洁能源转换技术提供了全新设计 […]
2026年3月底，英国曼彻斯特大学团队在《通信化学》发表了一项引发计算化学界广泛关注的研究：他们开发出一种基于高斯过程回归的机器学习势函数模型，能够在极端温度、剧烈结构扰动等苛刻条件下维持分子动力学模拟的长时间稳定运行。在总计50次、每次10纳秒的独立测试中，阿司匹林、丝氨酸和甘氨酸等柔性分子始终未出现模拟崩溃——这对于机器学习力场而言是一个重要里程碑。 几乎在同一时间线，国内也有课题组在朝类似的 […]
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