10月14日下午，中国科学院上海应用物理研究所的高嶷研究员受邀在实训楼4405室为化学化工学院的师生们做了一场题为“复杂环境和反应条件下纳米材料微观界面的理论模拟研究”(Theoretical Simulation of Microscopic Interface of Nanomaterials under Complex and Reactive Environment)的学术报告。报告会由化学化工学院安炜教授主持。
纳米材料应用于生产生活的方方面面。其特殊的结构决定了其在纳米催化、纳米生物学以及纳米电子学方面的优良特性。由于实验手段的限制，过往研究基本只考虑其在真空环境下的结构。随着近年来原位表征手段的提高，人们已经知道环境反应气体能够显著改变纳米材料的表面结构，进而改变其物理化学性质。但是鉴于环境的多样性以及实验手段要求苛刻，通过实验来完全表征纳米材料的变化几乎是不可能的。同样令人遗憾的是，该领域的理论研究工作也极为有限，尚缺少完善的理论模型。在本次报告中，高嶷研究员运用具体的研究实例和丰富的文献，分析了目前该领域研究存在的问题和面临的挑战，展示了计算机模拟研究真实环境下纳米材料界面结构和性质变化的最新进展。
高嶷研究员深入分析了计算催化和材料研究中理论模型与实际体系在工作状态下存在的差异，从物理学、化学热力学和反应动力学的基本原理出发，结合密度泛函理论模拟计算研究的结果，详细阐述了不同实验条件下，纳米催化材料在反应前、反应过程中以及反应后，可能存在的结构变化。例如反应气氛对纳米尺度的催化材料有两种作用，即弱相互作用和强相互作用，即使是弱相互作用的反应气氛（例如水），对纳米颗粒（例如铜纳米颗粒）的形貌结构的影响也不容忽视。不同的反应温度、压力下，纳米颗粒催化剂的形状、结构、组成分布以及基底都可能会有相应的变化。他分别列举了真实环境下用于太阳能电池的硅基材料吸收、发射光谱的模拟、用于光催化的二氧化钛材料表面的扫描隧道显微镜的模拟，金掺杂的二氧化铈表面缺陷位的模拟等课题，有效地预测了实验结果或者被实验结果所证实，阐明了理论模拟研究在纳米材料和催化基础研究中所发挥的重要作用。报告结束后，高嶷研究员和师生们进行了积极互动，回答了老师同学们提出的问题。
高嶷博士，现为中国科学院上海应用物理研究所研究员，博士生导师。1997年和2002年在南京大学分别获得理学学士和理学博士学位，之后在香港科技大学和美国University of Nebraska-Lincoln进行博士后等研究工作。2012年初回国，长期从事材料化学及新能源材料领域的理论模拟研究工作，系统了研究了基于金、碳、硅为主的纳米材料结构和性质，理论设计了多个潜在的高效纳米催化体系，其中部分已经得到了实验验证。2012年回国后，努力开辟界面复杂体系，特别是水、生物分子与材料界面相互作用机制的新研究方向，多项工作被国际学术杂志及网站作为‘研究亮点’给予报道。在国际期刊已发表学术论文80余篇，包括Nature Communications、 Science Advances、JACS、PRL、Nano Lett.、ACS Nano、Angew. Chem. Int. Ed.等国际权威杂志20篇，总引用超过1900次，H因子为28。高嶷研究员获得中科院“百人计划”（2013）、国家基金委面上项目（2013，2016）和上海市“浦江人才计划”（2013）的支持。