教授 物理系

张文清教授,国家杰出青年科学基金,国家自然科学二等奖,美国物理学会(APS) Fellow等。研究内容涉及电子-声子输运物理(Transport physics of electrons/phonons)、高性能热电材料设计(Advanced thermoelectric materials design, mainly in first-principles-based approach)、低维异质结构物性研究(Functionality of low-dimensional materials and heterostructures)、深度学习等; 研究方法包括第一原理计算、分子动力学、高通量计算等。发表Nature Mater.、PNAS、Phys. Rev. Lett.、JACS等SCI论文220余篇,国际会议邀请报告80余次。

个人简介

个人简介
张文清教授:国家杰出青年科学基金,国家自然科学二等奖, 美国物理学会(APS) Fellow等。从事计算材料物理和材料设计(第一原理和分子动力学等)、电-热输运物理和热电转换材料、催化和锂电材料、面向能量转换应用的功能氧化物和界面物理。发表Nature Mater.、PNAS、Phys. Rev. Lett.、JACS等SCI论文180余篇,国际会议邀请报告80余次。

学习经历
◆1992,中国科学院上海光学精密机械研究所,博士
◆1989,厦门大学,物理学硕士
◆1986,厦门大学,物理学学士

工作经历
◆1992 中国科学院上海光机所 博士
◆1993 中国科学院物理所 博士后
◆1995 北京科技大学
◆1997 Harvard 大学 访问学者
◆1999 Princeton 大学 Staff
◆2002 UC Santa Barbara 大学 Staff
◆2004 中国科学院上海硅酸盐所 研究员
◆2012 南京大学 教授
◆2014 上海大学材料基因研究院 副院长

研究领域
◆ 计算材料与材料设计
◆ 热电能量转换材料
◆ 能量转换与输运物理

所获荣誉
◆ 2014年,美国物理学会,会士
◆ 2013年,中国国家自然科学二等奖,第二完成人
◆ 2010年,国家百千万人才工程
◆ 2009年,国家杰出青年基金
◆ 2004年,中国科学院百人计划

代表论文
Invited Reviews and Book Chapters
J. Yang, L. Xi, W. Zhang, L.D. Chen, D. Wang, and Z.G. Shuai, “Band Engineering and Design of Thermoelectric Materials”, Modeling and Simulation of Materials at Nanoscale, Eds. Z. Shuai, and K. Xia, (Beijing, Scientific publisher, 2013) ;杨炯,席丽丽, 张文清,陈立东,王冬,帅志刚,“基于理论计算的能带调控及热电材料设计”,纳米结构与性能的理论计算及模拟,帅志刚,夏钶等著,北京,科学出版社,2013.

L.D. Chen, Z. Xiong, R.H. Liu, W. Zhang, “Bulk Nanocomposites of Thermoelectric Materials”, Materials, Preparation, and Characterization in Thermoelectrics, Edited by D. M. Rowe, CRC Press, 2012.

J. Yang, X. Shi, W. Zhang, L.D. Chen, J. Yang, “Ab Initio-Based Band Engineering and Rational Design of Thermoelectric Materials”, Materials, Preparation, and Characterization in Thermoelectrics, Edited by D. M. Rowe, CRC Press, 2012.

X. Shi, S.Q. Bai, L. Xi, J. Yang, W. Zhang, L,D. Chen, J. Yang, “Realization of high thermoelectric performance in n-type partially filled skutterudites”, J. Mater. Res., 26 (2011) 1745-1755

L.L.Xi, J. Yang, X. Shi, W. Zhang, L.D. Chen and J.H. Yang, “Filled skutterudites:from single to multiple filling”, Scientia Sinica Physica, 41 (2011), 706-728. (席丽丽,杨炯,史迅, 张文清,陈立东,杨继辉,“填充方钴矿热电材料:从单填到多填”,中国科学, 41(6) (2011) 706-728)

L. Xi, W. Zhang, L. Chen, and J. Yang, “Filled Skutterudites: from single to multiple filling”, J. Kor. Ceram. Soc., 47 (2010), 54-60.

Refereed Journal ( Until March, 2015)

L. Xi, Y. Qiu, S. Zheng, X. Shi, J. Yang, L. Chen, D. J. Singh, J. Yang, W. Zhang, "Complex doping of group 13 elements In and Ga in caged skutterudite CoSb3." Acta Mater. 85, 112-121(2015).

S. Wang , J. Yang , L. Wu , P. Wei ,J. Yang , W. Zhang , Y. Grin, “Anisotropic multicenter bonding and high thermoelectric performance in electron-poor CdSb”, Chem. Mater. (2015) DOI: 10.1021/cm504398d.

J. Zhu, X. Ren, J. Liu, W. Zhang, and Z. Wen, “Unraveling the Catalytic Mechanism of Co3O4 for the Oxygen Evolution Reaction in a Li–O2 Battery”, ACS Catal., 5 (1), 73–81 (2015).

W. Qiu, L. Xi, P. Wei, X. Ke, J. Yang, and W. Zhang, “Part-Crystalline Part-Liquid State and Rattling-Like Thermal Damping in Materials with Chemical-Bond Hierarchy”, PNAS, 111, 15031-15035 (2014).

J. Zhang, R. Liu, N. Cheng, Y. Zhang, J. Yang, C. Uher, X. Shi, L. Chen, and W. Zhang, “High-Performance Pseudocubic Thermoelectric Materials from Non-Cubic Chalcopyrite Compounds”, Adv. Mater., 26, 3848-3853(2014).

Y. Liang, X. Yuan, Y. Gao, W. Zhang, P. Zhang, “Phonon-Assisted Crossover from a Nonmagnetic Peierls Insulator to a Magnetic Stoner Metal”, Phys. Rev. Lett., 113 176401(2014).

L. Wu, J. Yang, S. Wang, P. Wei, J. Yang, W. Zhang, and L. Chen, “Twodimensional thermoelectrics with Rashba spin-split bands in bulk BiTeI”, Phys. Rev. B, 90 195210 (2014).

F. Du, X. Ren, J. Yang, J. Liu, W. Zhang, “Structures, Thermodynamics, and Li+ Mobility of Li10GeP2S12: A First-Principles Analysis”, J. Phys. Chem. C, 118, 10590–10595 (2014).

X. Ren, J. Zhu, F. Du, J. Liu, W. Zhang, “B-Doped Graphene as Catalyst To Improve Charge Rate of Lithium–Air Battery”, J. Phys. Chem. C, 118, 22412–22418 (2014).

L. Wu, J. Yang, S. Wang, P. Wei, J. Yang, W. Zhang, and L. Chen, “Thermopower enhancement in quantum wells with the Rashba effect”, Appl. Phys. Lett., 105, 202115 (2014).

研究领域

一、主要研究方向简介

电子-声子输运物理/Transport physics of electrons and phonons

通常,固体物质为长程有序晶体状态或者无序玻璃状态,熔点之上为完全无序和流动的液体状态。微观上,这三种状态的化学成分可以完全相同,但结构和性能差别巨大,其根源在于成分原子间的多元强弱化学键的分布以及由此决定的成分原子的运动形式及其对于外场响应的不同。在具有层次化学键(chemical bond hierarchy)的多元化学键多元体系中,由于化学键的复杂性,存在“半晶态”的物质状态,即材料体系表现为“部分晶态-部分无序”和“部分晶态-部分液体”的特殊状态,可以导致不同亚晶格具有不同的有序或者无序性,造成实际材料具体强烈的有序-无序共存的特征。化学键的层次性和亚晶格有序-无序破坏了材料长程有序性,使材料可能具有反常物性;理论上,常规微扰近似物性描述方法不再适用,需要发展一些特殊方面描述材料的结构和性能,如其中的电子-声子输运机理等。该类特征的材料也为新材料如新型热电材料等设计探索开辟了一条新的思路。

新型高性能热电材料设计/Advanced thermoelectric materials design, mainly in first-principles-based approach

新型热电材料探索的一个重要方向是突破传统的具有长程有序晶态体系,探索具有等级化学键(Chemical Bond Hierarchy)特征的多元复杂体系,同时探索突破传统的窄带半导体热电现象的新型热电效应;,和多元化学键材料相关新材料和新效应探索等。近年来的一个重要方向是如何将量子效应引入热电性能调控和在热电材料中引入热-电-磁耦合等多场效应,开展室温热电材料探索。

低维和异质结构的新奇物性/Functionality of low-dimensional heterostructures

二维范德华材料的研究不断突破人们对材料性质及物理现象的已有认知。通过“乐高积木式”的二维材料堆砌,在二维材料平台之上可以设计出具备特定功能的异质结人工材料。低维材料的基础研究及基础应用研究都正面临新的机遇。课题组不仅探索二维材料及其异质结的丰富新奇物性,而且将针对力热光电磁等性质开展面向应用的功能化设计,尤其是针对具有低维磁特征的块体化合物、或者具有本征磁性的二维材料异质结体系。

深度学习和数据挖掘/ machine learning, data mining, and high-throughput computation in materials research

本项目组也在结合“材料基因组”项目,开展数据挖掘、深度学习、和高通量计算相结合的材料科学研究新方法探索。主要针对新型能源材料的开展高通量计算-筛选研究,同时利用深度学习和数据挖掘技术,构建材料结构-性能谱图;同时还在开展利用深度学习方法开展能量转换材料的结构设计和动力学性质研究,及新材料设计与性能预测。

本课题组还在与上海大学和天河超算等单位合作,开展软件发展和第一原理高通量平台建设和应用等方面研究。

电池材料和催化材料等方面研究/Battery materials and catalysis materials

本课题组也开展与电池材料和催化材料设计等相关研究。


教学

大学物理A(下)

密度泛函理论

科技论文检索与写作

物理学前沿问题选讲


学术成果 查看更多

(1) Ruiheng Liu; Hongyi Chen; Kunpeng Zhao; Yuting Qin; Binbin Jiang; Tiansong Zhang; Gang Sha; Xun Shi*; Ctirad Uher; Wenqing Zhang*; Lidong Chen*; Entropy as a Gene-Like Performance Indicator Promoting Thermoelectric Materials, Advanced Materials, 2017, 29(38): 1702712

(2) L. Xi; S. Pan; X. Li; Y. Xu; J. Ni; X. Sun; J. Yang*; J. Luo*; J. Xi; W. Zhu; X. Li; D. Jiang; R. Dronskowski; X. Shi; G. J. Snyder; and W. Zhang*; Discovery of High-Performance Thermoelectric Chalcogenides through Reliable High-Throughput Material Screening, J. Am. Chem. Soc., 2018, 140 (34), 10785-10793

(3) K. Xia; P. Nan; S. Tan; Y. Wang; B. Ge*; W Zhang*; S. Anand; X. Zhao; G. Snyder; T. Zhu*; Short-range order in defective half-Heusler thermoelectric crystals, Energy & Environmental Science, 2019, 12(5), 1568-1574.

(4) W. Qiu; L. Xi; P. Wei; X. Ke*; J. Yang*; and W. Zhang*; Part-Crystalline Part-Liquid State and Rattling-Like Thermal Damping in Materials with Chemical-Bond Hierarchy, PNAS, 2014, 111(42), 15031-15035

(5) J. Yang; L. Xi; W. Qiu; L. Wu; X. Shi; L. Chen*; J. Yang*; W. Zhang*; C. Uher; D. J. Singh; On the tuning of electrical and thermal transport in thermoelectrics: an integrated theory-experiment perspective, NPJ Computational Materials, 2016, 2, 15015

其他论文链接:

http://www.researcherid.com/rid/K-1236-2012

团队成员 查看更多

加入团队

       南方科技大物理系于2011年与学校同时成立,致力于提供一流的物理学教育和顶尖的物理学研究。目前,物理系已具有物理学和应用物理学学士学位授予资格,并已获得物理学硕士、博士学位授权点,同时与北京大学、哈尔滨工业大学、香港大学、香港科技大学、新加坡国立大学等国内外知名高校长期联合培养硕士、博士研究生,与北京大学、复旦大学、武汉大学等高校长期联合设立博士后工作站。

       物理系有一支年轻的科研教学队伍,含专职教师37人,其中讲席教授6人,教授6人,副教授17人,助理教授8人,另有研究序列教授20余位。有4位中科院院士(含双聘),3位国家杰出青年科学基金获得者,5位鹏城学者。教师全部有国外与境外T100大学与研究所学习、工作的经历,全部具有博士学位。物理系现有二级学科凝聚态物理、理论物理、计算物理、光学,同时正在组建生物物理、天体物理、粒子物理。研究领域涉及物理各个方向,包括量子输运及调控、表面物理、计算物理、凝聚态物理理论、量子信息与量子计算等。

       近年来,我系教师积极开展科研工作,发表高水平学术论文,逐步积累国际影响力。物理系教师共承担国家自然科学基金项目61项,科技部/教育部项目12项,广东省自然科学基金项目16项,深圳市项目52项,科研经费累计31481.73万元。另外,我系教师在 《Physics Review Letters》《Nature Nanotechnology》《Nature Physics》《Nature Materials》《Advanced Materials》《Journal of the American Chemical Society》等学术刊物上累计发表论文660余篇,其中以南科大为第一或通讯作者单位的文章333篇,体现了我系科研人员深厚的学养和突出的科研能力。南方科技大学承载了我国高校教育改革的历史重任,正向着国际化、高水平、研究型大学的方向快速发展,物理系紧跟学校步伐,做好中长期发展规划,努力奋进,不断增强自身的软硬件综合实力,力争保持前进势头,早日建设成为有世界一流水准的物理系。(数据截至2018年12月)

查看更多

联系我们

联系地址

深圳市南山区学苑大道1088号南方科技大学第二科研楼211办公室

办公电话

0755-88018220

电子邮箱

zhangwq@sustc.edu.cn

Copyright © 2018 All Rights Reserved.