Research Focus

研究领域为理论与计算化学，长期致力于低维自旋材料和分子器件的第一性原理研究。以发展下一代高速信息技术为导向，围绕低维自旋材料和分子器件的功能设计开展了系统深入的研究，先后取得了多项重要成果，迄今为止在Nature Nanotech.、Nat. Commun.、Sci. Adv.、JACS、Angew、PRL等SCI期刊发表论文80余篇，总被引5000余次，为指导和推动相关实验研究提供了理论思路和路线：
　　1）从自旋的形成和微观作用机制出发，解决自旋调控和自旋输运的难题；对分子自旋材料进行功能导向设计，形成分子自旋材料设计的新方法、新思路。取得代表成果有：在自旋调控方面，提出并发展了一类概念材料即双极磁性半导体(简称为BMS)，实现了电子自旋传输方向的直接门压调控。在自旋输运方面，提出了通过调控配体分子自旋态和轨道杂化设计室温磁性半导体的新思路，并设计出多个室温工作的分子基磁性半导体材料。
　　2）将非平衡态电子输运、静态电子结构和反应动力学模拟有机结合，揭示分子器件电导随局域环境变化的微观机制，对微观复杂物理化学动态过程进行图像还原，解决实验缺乏室温、溶液等复杂环境下单分子分辨技术的短板。取得代表成果有：实现了单分子水平氢键动力学表征，揭示了环境单分子电荷态对分子梭器件电导的影响规律，基于此实现了单个氨基酸分子的电荷态识别，为实验发展分子级分辨电学探测方法提供了理论支撑。
　　相关研究成果引起了学术界同行广泛的关注，并直接或间接启发了相关实验或理论研究。例如我们发展的双极磁性半导体(BMS)概念，突破了用磁场调控自旋的传统模式，为发展新型电场调控的自旋电子学器件提供了一种全新的思路。BMS已被国内外同行广泛认可，被认为是继半金属铁磁材料和自旋无隙半导体材料之后，第三类重要的自旋电子学材料，多个课题组利用这一概念设计出多个BMS材料体系，BMS直接出现在他们文章标题或者摘要里。