科研動態(tài)

學(xué)院潘鋒團隊運用圖論結(jié)構(gòu)化學(xué)和拓撲生成AI實現(xiàn)催化活性材料逆向設(shè)計新突破

設(shè)計具有目標(biāo)吸附性能催化活性位點的催化材料是異質(zhì)催化研究的核心科學(xué)問題，直接影響能源轉(zhuǎn)化效率、反應(yīng)選擇性與材料可控合成等關(guān)鍵技術(shù)的突破。盡管近年來以高通量密度泛函理論（DFT）計算和AI機器學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)的正向設(shè)計方法已取得顯著進展，但在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、動態(tài)演化顯著的催化體系中，如何實現(xiàn)從性能反推結(jié)構(gòu)的逆向設(shè)計仍面臨三大挑戰(zhàn)：結(jié)構(gòu)空間維度爆炸、模型可解釋性不足以及生成能力受限。圖論結(jié)構(gòu)化學(xué)作為一種將材料微觀結(jié)...

2025-05-28

學(xué)院潘鋒團隊在《先進材料》發(fā)表研究成果：通過晶格應(yīng)變調(diào)控成功研發(fā)高性能富鋰錳基鋰電池正極材料

鋰電池是中國當(dāng)前重點發(fā)展的“新三樣”之一，提升其性能是當(dāng)務(wù)之急。富鋰錳基材料（LMR）因其超高比容量被視為下一代鋰電池正極材料，但其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和顯著的電化學(xué)性能衰減嚴(yán)重制約了實際應(yīng)用。北京大學(xué)深圳研究生院新材料學(xué)院潘鋒教授團隊前期研究發(fā)現(xiàn)，兩相共存引發(fā)的晶格應(yīng)變是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)退化的關(guān)鍵原因（Nature, 2022, 606, 305–312），且這一問題難以通過常規(guī)的合成動力學(xué)調(diào)控手段緩解（Energy Environ. Sci., 2024, 17, 3...

2025-05-23

學(xué)院潘鋒/楊盧奕團隊在高性能全固態(tài)鋰電池玻璃態(tài)電解質(zhì)研發(fā)中取得進展

全固態(tài)鋰電池是未來高性能儲能和動力電池的發(fā)展方向，而設(shè)計具有優(yōu)異離子傳輸、寬電化學(xué)窗口和避免鋰枝晶生長與電池短路的固態(tài)電解質(zhì)是開發(fā)先進全固態(tài)電池的關(guān)鍵。固態(tài)電解質(zhì)的鋰離子（Li+）傳導(dǎo)能力取決于其化學(xué)環(huán)境和相應(yīng)的傳輸路徑，理想固態(tài)電解質(zhì)中Li+的傳輸行為應(yīng)盡可能的接近并超過液體電解質(zhì)。聚合物電解質(zhì)（例如聚環(huán)氧乙烷，PEO）中的離子傳輸性質(zhì)與液體相似，然而受制于緩慢的鏈段運動，其離子電導(dǎo)率和遷移數(shù)較低。無...

2025-05-20

學(xué)院肖蔭果團隊在長程陽離子無序鈉離子電池正極材料研究取得重要進展

近日，新材料學(xué)院肖蔭果團隊在國際知名期刊《Advanced Materials》（IF=27.4）上發(fā)表題為“Long-range cation disorder enhances comprehensive performance in Mn-rich layered sodium cathodes”的文章。該工作主要采用中子散射方法系統(tǒng)研究了富錳基層狀氧化物過渡金屬層內(nèi)陽離子有序結(jié)構(gòu)的形成機制及其對電化學(xué)性能的影響。通過調(diào)控制備工藝保留材料中的氧空位，有效抑制了陽離子的長程有序排布，得到的長程陽離子無序正極材...

2025-05-14

AI4S賦能材料計算，學(xué)院鄭家新團隊在機器學(xué)習(xí)勢場與鋰金屬負極研究中取得重要進展

研究進展：近期，北京大學(xué)新材料學(xué)院鄭家新課題組與深圳屹艮科技合作，開發(fā)了耦合電荷的矩張量勢（Moment Tensor Potential with Charge, QMTP）模型，并基于該模型實現(xiàn)了對鋰金屬負極界面上發(fā)生的電化學(xué)和化學(xué)反應(yīng)的分子尺度動態(tài)解析。該研究揭示了鋰金屬與電解液界面耦合過程的動態(tài)機制（特別是電荷轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵作用），并提出基于電荷轉(zhuǎn)移動力學(xué)調(diào)控的界面設(shè)計新策略。相關(guān)研究成果以“Unraveling charge effects on interface...

2025-05-12

喜訊：學(xué)院鄒如強團隊高磊副研究員榮獲2024年度馬爾文帕納科科學(xué)獎

近日，北京大學(xué)深圳研究生新材料學(xué)院院傳來喜訊：2024年度的馬爾文帕納科科學(xué)獎（Malvern Panalytical Scientific Award）授予新材料學(xué)院鄒如強教授團隊的高磊副研究員，以表彰其以第一作者身份在《Nature Communications》期刊上發(fā)表的題為“Boosting lithium ion conductivity of antiperovskite solid electrolyte by potassium ions substitution for cation clusters”的研究工作。該研究系統(tǒng)揭示了鉀離子在固態(tài)電解質(zhì)Li2O...

2025-04-23

學(xué)院潘鋒/趙慶賀團隊在鋰電池正極鈷酸鋰表面構(gòu)筑穩(wěn)定晶格氧提升循環(huán)穩(wěn)定性取得進展

鈷酸鋰（LiCoO2，LCO）是首個且現(xiàn)在一直在手機等消費電子商業(yè)化應(yīng)用的鋰電池正極材料。但隨著對LCO材料容量需求的提升，其在高電壓（>4.55 V vs. Li/Li+）下的容量衰減問題愈發(fā)突出，成為阻礙其進一步發(fā)展的關(guān)鍵因素。造成容量衰減的原因主要包括不可逆的結(jié)構(gòu)相變、晶格氧（On-）的氧化和損失、表面降解及與電解液發(fā)生的副反應(yīng)。這些問題會引發(fā)晶格畸變、裂紋產(chǎn)生，導(dǎo)致電化學(xué)界面不穩(wěn)定，嚴(yán)重影響電池的循環(huán)壽命與性能。為解決...

2025-04-10

學(xué)院王明超團隊與合作者在《Angew. Chem.》發(fā)表研究成果：二維共軛聚合物電子傳感器取得新進展

近日，新材料學(xué)院王明超課題組聯(lián)合德國馬克斯·普朗克研究所、德累斯頓工業(yè)大學(xué)及保加利亞索非亞大學(xué)，成功開發(fā)了一種具有方形晶格的給體-受體型二維聚亞芳基亞乙烯（2D PAV）材料。該材料展現(xiàn)出電子主導(dǎo)的傳輸特性，能夠在室溫下高效檢測二氧化硫（SO?），檢測限低至約0.1 ppb。相關(guān)研究成果以"A Donor-Acceptor-Type Two-Dimensional Poly(arylene vinylene) for Efficient Electron Transport and Sensitive Chemiresistors"...

2025-04-09

學(xué)院潘鋒團隊與廈大李劍鋒團隊合作在《自然通信》發(fā)文：發(fā)展基于拓撲/圖論結(jié)構(gòu)化學(xué)與AI的自動化多相催化活性相探索框架

電催化是實現(xiàn)可持續(xù)能源轉(zhuǎn)化與減碳減排的關(guān)鍵技術(shù)。電催化反應(yīng)總是在特定的環(huán)境下發(fā)生，并且和環(huán)境中的物種發(fā)生相互作用，形成工況下的活性相結(jié)構(gòu)，活性相結(jié)構(gòu)搜索的傳統(tǒng)算法存在條件依賴性，無法適應(yīng)無序和動態(tài)結(jié)構(gòu)的不足，這需要發(fā)展新的研究范式來實現(xiàn)催化活性相的探索。北京大學(xué)深圳研究生院新材料學(xué)院潘鋒教授團隊將數(shù)學(xué)的圖論/代數(shù)拓撲和結(jié)構(gòu)化學(xué)相融合，通過將化學(xué)結(jié)構(gòu)映射為數(shù)學(xué)模型，發(fā)展了系列材料研究方法，創(chuàng)新性地...

2025-03-20

學(xué)院潘鋒團隊在Nature Communications發(fā)表鋰電池?zé)o鈷高鎳正極材料鋰占位調(diào)控新成果

開發(fā)高性能無鈷高鎳鋰電池正極材料是實現(xiàn)鋰離子電池能量密度提升的關(guān)鍵。然而，高鎳正極材料在循環(huán)過程中常面臨晶體結(jié)構(gòu)退化和表面副反應(yīng)活性過高等問題，嚴(yán)重制約了其商業(yè)化應(yīng)用。針對這一挑戰(zhàn)，研究團隊通過聯(lián)合運用多種先進表征手段，首次系統(tǒng)揭示了鋰占位對高鎳正極材料電化學(xué)性能的影響機制，并設(shè)計出兩種具有高循環(huán)穩(wěn)定性的正極材料。圖1 無鈷高鎳正極材料的鋰占位調(diào)控策略北京大學(xué)深圳研究生院新材料學(xué)院潘鋒教授與德國...

2025-03-12