报告题目：卡里普索(CALYPSO)晶体结构预测方法和应用
报告人：马琰铭教授，吉林大学超硬材料国家重点实验室
报告时间时间： 2011年12月20日(周二） 下午 3:00-4:30 
报告地点： 三教楼201
主持人：孙强教授

报告内容摘要：

凝聚态材料内部的原子堆垛方式，即晶体（或非晶）结构，是深入理解材料各种物理性质的重要信息。通过X-光衍射方法来确定材料晶体结构的实验技术已经相对完善。只要实验采集到的X-光衍射谱足够好，原则上就可以利用Rietveld Refinement技术来确定材料的晶体结构。但实验测量往往受到样品的纯度、衍射信号强弱、实验条件不足等限制，特别是在某些极端条件下（比如，高压），实验确定材料的晶体结构仍面临巨大的困难。此时，通过理论方法来确定材料的晶体结构是一种必然。但是，只给定化学组分就从理论上确定给定材料的晶体结构一直是物理界的难题。1988年《自然》杂志社的主编John Maddox曾在《自然》期刊上发表社论说：“物理学的重要挑战之一是只根据材料的化学组分来确定晶体结构”。近期，我们基于晶体对称性的分类检索思想，结合粒子群多目标优化算法，提出并发展了卡里普索（CALYPSO）晶体结构预测理论技术[1]，在此基础上开发了拥有自主知识产权的晶体结构预测程序（CALYPSO软件包，见网址：http://nlshm-lab.jlu.edu.cn/calypso.html），受中国版权局的计算机软件著作权保护，登记号：2010SR028200。利用CALYPSO方法来确定材料的晶体结构只需要输入材料的化学组分和外界条件（如压力），通过给定结构的能量计算来合理确定材料的晶体结构，并可以根据需要进行功能材料（如超硬材料，超导材料等）的结构设计。CALYPSO方法现已经广泛应用到三维体材料[2-5]和二维层状材料[6]的结构研究，未来会应用到团簇、表面、界面、纳米、生物材料。CALYPSO软件包对学术研究免费开放，现已经被国内和国外160余位研究人员采用，开展相关结构研究。

最近，利用CALYPSO晶体结构预测技术，我们在材料的高压相研究上获得了几个重要进展：（1）预言单质锂的高压半导体相是单胞内包含40个原子的复杂底心正交Aba2-40结构（Pearson符号, oC40）[2]，该结构的提出修正了前期基因算法和随机搜索算法结果，oC40结构随后被实验证实；（2）确定了Bi2Te3长期悬而未决的高压超导相结构，发现 Bi2Te3在更高压力下转变为Bi-Te替代合金[3]；（3）预言超高压下冰可具有离子性[4]。

参考文献

[1] Wang et al., Phys. Rev. B 82, 094116 (2010).
[2] Lv et al., Phys. Rev. Lett. 106, 015503 (2011).
[3]Zhu et al., Phys. Rev. Lett. 106, 145501 (2011).
[4]Wang et al., Nat. Commun. 2, 563 (2011).
[5] Zhao et al., Phys. Rev. Lett. 107, 215502 (2011). 
[6] Luo et al., J. Am. Chem. Soc. 133, 16285 (2011). 

报告人简介：

2001 于吉林大学超硬材料国家重点实验室获凝聚态物理博士学位 
2001.6 -- 2001.8 吉林大学超硬材料国家重点实验室 讲师 
2001.9 -- 2004.11 吉林大学超硬材料国家重点实验室 副教授
2004.12 -- 吉林大学超硬材料国家重点实验室 教授

曾获得如下奖励和荣誉：

2011 -- 第十二届中国青年科技奖 
2011 -- 吉林省省管优秀专家
2010 -- 教育部自然科学一等奖（第一完成人）
2010 -- 国家杰出青年科学基金
2010 -- 吉林省第十一批有突出贡献的中青年专业技术人才
2010 -- “金属钠在高压下转变为透明绝缘体”研究成果入选国家“十一五”重大科技成就展
2009 -- 研究成果“发现金属钠在高压条件下可转化为透明绝缘体”入选中国基础研究十大新闻
2009 -- 吉林大学十大杰出青年
22009 -- 长春市优秀归国人员
2006 -- 教育部新世纪优秀人才支持计划
2001 -- 获国际高压科学与技术协会授予的“高压科学杰出青年学者奖—Jamieson Award”