8月15日-学术预告-范德华界面力学行为研究:机器学习与经验力场计算框架-微纳尺度下超滑的摩擦磨损

报告时间:8月15日(星期四)上午10:00

报告地点:理化楼三楼304会议室

报告一:

报告题目:范德华界面力学行为研究:机器学习与经验力场计算框架

报告人欧阳稳根,武汉大学教授

报告人简介:

欧阳稳根,武汉大学工程力学系教授,博士生导师,国家级青年人才项目获得者。主要从事物理力学、表界面力学和纳米摩擦学等领域的研究。近年来致力于构建理论模型、发展高效计算方法以及搭建原位精细测量平台研究范德华层状材料界面摩擦磨损的微观机理。相关研究成果在Nature、Nature Communications、Physical Review Letters、 Advanced Materials等国际期刊发表SCI论文50余篇。发展的计算方法已被纳入知名开源软件LAMMPS并得到广泛应用。获批国家和省部级项目2项,软件著作权2项。担任Physical Review Letters、 Advanced Materials和Nano Letters等多个国际期刊的审稿人。

报告简介:

近年来,由二维材料垂直堆叠而成的范德华异质结构,因其独特的界面力学和物理性能而受到学术界和产业界的广泛关注,相关课题研究已形成一个新的交叉前沿研究热点。例如魔角双层石墨烯的超导特性,石墨烯/氮化硼异质结构的稳定超润滑(超低摩擦磨损)等。实验发现这些性质均和异质界面形成的莫尔超晶格密切相关,但其背后的机理尚不清楚,其中一个关键挑战是目前尚缺乏可准确描述其层间相互作用计算方法。

在此背景下,报告人近些年一直致力于发展一套统一的方法来快速构建各类范德华异质结构的准确各向异性层间力场(ILP),并将其与描述层内相互作用的机器学习势(MLP)相结合。相较于经验力场,MLP在描述范德华层状材料层内力学物理性质时精度更高,但不能很好地描述其层间长程相互作用,而ILP则相反,可准确描述层间范德华作用,但不能描述其层内的力学物理性质,将两者相结合有望提供一个兼具精度与效率的计算框架,同时拟将开发的力场写入知名分子动力学开源软件LAMMPS和GPUMD,为大尺度范德华异质结构提供高效可靠的计算方法。进而利用发展的计算方法系统研究影响其界面力学和物理性质的因素并揭示机理,并在此基础上发展相应的理论模型,以期为实验设计具有优异性能的范德华异质结构提供有效指导,促进其在智能器件与制造中的广泛应用。

报告二:

报告题目:微纳尺度下超滑的摩擦磨损

报告人:王稳,西南交通大学特聘研究员

报告人简介:

王稳,西南交通大学特聘研究员,美国哥伦比亚大学博士后,德国洪堡学者。目前致力于解决超滑的微观机理、摩擦调控和长效机制等科学问题。以第一/通讯作者身份在Nature Communications、Science Advances、Physical Review Letters、Advanced Science等期刊上发表SCI论文41篇,包含高被引论文,物理领域“Top100”论文等;研究成果被美国物理学会等重点报道;已被多位同行学者在Nature等顶级期刊上引用900余次,并进行正面评价和跟踪研究。超滑界面的研究结果更是被美国化学学会、爱思唯尔(Elsevier)和斯普林格(Springer)等出版的多本重要书籍收录,作为相关研究的基准。授权发明专利4项。主持、参与国家自然基金重大项目等5项

报告摘要:

对于原子级平整低磨损的超滑界面,一般认为声子和电子是摩擦过程主要的能量耗散通道,但是如何调控电子耗散、电子耗散的机理等关键问题还不清楚。解决这些问题的难点主要在于如何在保证材料不变的前提下,关闭其中一个或多个能量耗散通道。为了解决上述难题,王稳团队通过引入超导相变、电荷密度波相变等,成功在保证材料不变的前提下打开或关闭其中一个通道,揭示了摩擦过程电子耗散的机理,发现电子耗散约占整体耗散的30%,且随着速度的增加线性增加;在此基础上我们设计加工了范德华异质结构,通过引入栅极电压实现了电子耗散的调控。进一步揭示了缺陷、面外变形、莫尔云纹等调控超滑的机理,初步揭示了超滑中磨损规律。

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