近日，我校在功能材料計(jì)算與模擬方向取得重要進(jìn)展。功能材料計(jì)算與模擬是我校紫外光發(fā)射材料與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和材料科學(xué)與工程學(xué)科的重要研究方向。
鈉離子電池由于鈉源儲(chǔ)量豐富、成本低廉、適合大規(guī)模儲(chǔ)能等優(yōu)點(diǎn)備受關(guān)注。然而，現(xiàn)存陽(yáng)極材料性能不足成為制約高性能鈉離子電池研發(fā)的主要瓶頸之一。近期，實(shí)驗(yàn)室基于第一性原理的群智能結(jié)構(gòu)搜索方法，發(fā)現(xiàn)了穩(wěn)定的富碳二維鈦碳化合物TiC3。該材料相比于已報(bào)道的Ti3C2、Ti2C、TiC3等鈉離子電池陽(yáng)極材料在理論容量、鈉離子擴(kuò)散勢(shì)壘、開(kāi)路電壓和導(dǎo)電性等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)；其優(yōu)異性能主要源于高的碳化學(xué)配比。該理論結(jié)果為實(shí)驗(yàn)上研發(fā)高性能電極材料提供了新策略，發(fā)表在國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》上（Guochun Yang et al., J AM CHEM SOC 2018, 140, 5962）。近年來(lái)，研究組堅(jiān)持能源材料理論設(shè)計(jì)研究，在鋰-硫電池和鋰-空氣電池方面取得系列研究結(jié)果，如J PHYS CHEM LETT 2014, 5, 2516、J MATER CHEM A 2015, 3, 8865、J MATER CHEM A 2017, 5, 9293、J MATER CHEM A 2017, 5, 18698等。
憶阻器具有超低功耗、高集成密度等優(yōu)勢(shì)，是發(fā)展下一代信息存儲(chǔ)技術(shù)及類(lèi)腦突觸器件的理想架構(gòu)之一。有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦（CH3NH3PbI3）材料在光學(xué)/電學(xué)多功能耦合存儲(chǔ)器件方面極具潛力。分析數(shù)值模型是優(yōu)化憶阻器性能、拓展憶阻器應(yīng)用的關(guān)鍵理論基礎(chǔ)。近期，實(shí)驗(yàn)室以碘空位（VI）遷移/擴(kuò)散過(guò)程為基礎(chǔ)，綜合考慮電場(chǎng)、熱場(chǎng)、濃度梯度等多種驅(qū)動(dòng)因素，構(gòu)建了CH3NH3PbI3憶阻器中導(dǎo)電通道在3D空間的動(dòng)力學(xué)演變模型；并以2T1R器件為單元，在雙層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（包含5625個(gè)前突觸和4個(gè)后突觸）中實(shí)現(xiàn)了多圖案的類(lèi)腦模式識(shí)別。該結(jié)果發(fā)表在A(yíng)dvanced系列品牌期刊（Wiley出版集團(tuán)）《先進(jìn)理論與模擬》上（Zhongqiang Wang et al., ADV THEORY SIMUL 2018, 1, 1700035），并被選為封面文章重點(diǎn)介紹。近年來(lái)，研究組同步開(kāi)展了高性能憶阻器件研發(fā)及其在突觸仿生方面的研究工作，相關(guān)結(jié)果發(fā)表在SMALL、IEEE ELECTR DEVICE L等重要期刊上。
圖1：TiC3具有高鈉離子存儲(chǔ)能力和低鈉離子擴(kuò)散勢(shì)壘
圖2：CH3NH3PbI3憶阻器的導(dǎo)電通道數(shù)值分析模型及其模式識(shí)別應(yīng)用（雜志封面）
