太阳能转换材料的第一性原理电子能带结构理论

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基本信息

  • 批准号:
    21173005
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    61.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0301.化学理论与方法
  • 结题年份:
    2015
  • 批准年份:
    2011
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2012-01-01 至2015-12-31

项目摘要

本项目旨在针对太阳能转化材料的电子能带结构问题发展新的理论方法,并将其应用于新型无机太阳能转化材料的理论研究。主要研究内容有:1)针对太阳能转化材料的特点,进一步发展GW方法,包括发展在全势缀加平面波方法框架内实现消除对未占据态加和的近似方法,利用GW方法与杂化泛函方法之间的关联,发展更为准确且不依赖经验参数的近似方法,探索GW方法与紧束缚模型的结合来处理复杂体系等;2)探索发展将第一性原理方法和唯象模型相结合以处理复杂体系的新方法;3)重要无机太阳能转化材料,特别是含钽氧化物和氧氮化物的电子能带结构理论研究,分析影响电子结构性质的各种因素,并在此基础上归纳总结出更具普遍性的定性规律。

结项摘要

本项目旨在针对太阳能转换相关材料的电子能带结构问题发展新的理论方法,并对重要材料体系开展应用计算研究。在方法发展方面,主要取得如下研究成果:1)对基于缀加平面波(LAPW)基组的全电子 GW 程序GAP(GW with Augmented Planewaves)作了进一步的优化与发展,实现了对含任意含高能量局域轨道(HLOs)的扩展LAPW基组的支持,并系统考察了HLOs对GW计算结果的影响;我们发现HLOs的引入一方面显著提高了在LAPW框架内高能量未占据Kohn-Sham轨道的描述精度,同时极大地改进了对未占据态加和的完备性。2)系统测试和优化了与GW计算效率和精度密切相关的关键参数,显著提高了GAP程序对复杂体系的处理能力。3)系统研究了半导体材料电离势计算的第一性原理计算方法,阐明了基于平板模型计算电离势中进行体相修正的物理意义;我们系统比较了两种GW修正方法,指出基于价带顶(VBM)准粒子能量修正的GW修正方法具有更坚实的理论基础,对一系列典型半导体电离势的系统性计算表明GW0@PBE方法能准确描述半导体的电离势。4)探索发展了针对复杂体系电子能带结构的若干近似方法,指出以微扰的方式应用modified Becke-Johnson(mBJ)方法不仅可显著降低计算量,同时还可对很多体系的带隙获得与自洽mBJ类似或更优的计算结果;将GW计算与基于扩展休克尔方法的紧束缚模型相结合,通过基于简单体系能带结构的参数拟合来实现对复杂氧化物和半导体合金体系电子能带结构的近似处理。在应用计算方面,我们对一系列与太阳能转化有关的材料体系进行了深入的理论计算和分析,包括1)采用密度泛函理论和GW方法研究了Zr,Hf,Mo和W的二硫化物和二硒化物的电子能带结构,根据计算所得价带顶和导带底相对于真空的能量位置讨论这类材料在太阳能转化应用中的局限性;2)系统考察了TiO2和SrTiO3表面电子能带结构性质;3)研究了一系列复杂氧化物的带隙,发现对于很多高价态氧化物,mBJ方法所得带隙与实验值相比有显著高估,我们认为这很可能是因为这类材料的电子能带结构受电子-晶格耦合的强烈影响。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Theoretical studies of the work functions of Pd-based bimetallic surfaces
钯基双金属表面功函数的理论研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Journal of Chemical Physics
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Ding; Zhao-Bin;Wu; Feng;Wang; Yue-Chao;Jiang; Hong
  • 通讯作者:
    Hong
Dynamical Correlations and Screened Exchange on the Experimental Bench: Spectral Properties of the Cobalt Pnictide $BaCo_2As_2$
实验台上的动力学相关性和筛选交换:钴磷化物 $BaCo_2As_2$ 的光谱特性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Physical Review Letters
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Michel Ferrero;Oliver Parcollet;Hong Jiang;Silke Biermann
  • 通讯作者:
    Silke Biermann
Electronic Band Structures of Molybdenum and Tungsten Dichalcogenides by the GW Approach
通过 GW 方法测定钼和钨二硫化物的电子能带结构
  • DOI:
    10.1021/jp300079d
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    Journal of Physical Chemistry C
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Jiang; Hong
  • 通讯作者:
    Hong
First-Principles Approaches for Strongly Correlated Materials: A Theoretical Chemistry Perspective
强相关材料的第一性原理方法:理论化学视角
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    International Journal of Quantum Chemistry
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Jiang; Hong
  • 通讯作者:
    Hong
带隙问题:第一性原理电子能带理论研究现状
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    Progress in Chemistry
  • 影响因子:
    1.3
  • 作者:
    蒋鸿
  • 通讯作者:
    蒋鸿

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带隙问题:第一性原理电子能带理论研究现状
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    1.3
  • 作者:
    蒋鸿
  • 通讯作者:
    蒋鸿
基于改进的维奥拉积分方法提取心音信号包络
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    仪器仪表学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭兴明;蒋鸿;郑伊能
  • 通讯作者:
    郑伊能
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  • DOI:
    10.11785/s1000-4343.20210303
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    中国稀土学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙怀洋;蒋鸿
  • 通讯作者:
    蒋鸿
局域屏蔽库伦修正方法及其对EuX(X=O,S,Se,Te)的应用
  • DOI:
    10.11785/s1000-4343.20170112
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国稀土学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王越超;蒋鸿
  • 通讯作者:
    蒋鸿
材料电子能带结构计算的密度泛函理论方法
  • DOI:
    10.1360/ssc-2020-0142
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中国科学: 化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    蒋鸿;张旻烨
  • 通讯作者:
    张旻烨

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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