作者:胡芳 来源:中国科学报 发布时间:2012-6-12 8:6:35
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黎军:谱无悔人生 树材料栋梁

 
■胡芳
 
在当今的科学研究中,计算已和实验、理论并列为三大科学方法。随着计算技术的迅猛发展、科学理论模型的日渐成熟,高性能计算在科学、工程和社会等领域都有了广泛应用,中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员黎军就是将高性能计算运用到材料科学领域的年轻科学家。
 
探索:从计算到材料
 
在科研攻坚的道路上,黎军瞄准计算科学和材料科学,孜孜不倦地奋斗,取得了诸多创新成果。
 
在我国第一台超级并行计算机曙光1000的四单位联合攻关中, 黎军参与了广义本征值并行软件的开发;所协助开发的PQR等并行程序现在仍然是中国科学院软件所开发的矩阵运算程序库的主力程序。他还在国际上完成第一性原理LAPW方法的并行化,并完成激光晶体硼系材料在我国的能带计算。在对激光晶体LBO的研究中,通过自主开发的第一性原理光学性质的并行计算,他预言了新的光谱结构,该结果很快得到了俄罗斯学者的实验证实。
 
在硫系玻璃的研究中,黎军进一步发展了紧束缚第一性原理分子动力学光激发模拟方法,并提出了阐明硫系玻璃光机械效应的量子模型。
 
在分子电子学器件的计算研究中,他在国际上提出了光控分子电子学器件的工作原理,给合作实验团队提出了优化分子电子学器件的建议,所提出的优化方案与荷兰实验组实际采用的世界第一个光控分子电子学器件一致。
 
在美国硅谷创业公司领导与组织锂电池新材料与超级电容新器件的研发中,提出基于量子力学数据库的材料设计概念,以及新材料专利配方竞争的“海选”策略与核心技术,建立了三个可执行的模拟和设计锂离子电池和材料的量子力学计算框架,这是进一步发展储能技术通用研发平台的关键基石,并形成专利。
 
争先:打造锂电池高地
 
锂离子电池技术是一种在新兴电动运输、智能电网中备受瞩目的储能技术。但在实际产业化进程中,从电池材料的研发到电源的系统设计都面临着一系列的瓶颈和制约。
 
通过过去15年从事量子力学第一性原理计算方法发展,以及运用第一性原理计算方法与模拟技术对复杂体系量子结构与原子过程进行计算研究的经历,黎军积累了丰富的跨学科交流合作的经验。
 
通过过去5年在硅谷创业公司研发的产业界经历,黎军拓展了对知识产权国际竞争的一般模式,尤其是对锂离子电池,超级电容器的关键专利技术,及其在电动汽车、智能电网等领域应用的专利布局的理解。
 
在理性设计层次,黎军产生了部分前瞻性的想法,并以美国专利的形式产生了可见的科研成果。回国后,他希望将自己的所知所学所能与我国在新能源领域,尤其是在锂离子电池、超级电容器等关键储能技术上的发展规划与进程紧密结合起来,为我国在新能源技术的全球竞争中谋取领先优势。
 
开拓:持续渐进的科研
 
目前,黎军所带领的团队已提出一种新的复合材料设计方法,并发展了初步的材料设计管理软件平台,目标应用于锂电池材料纳米结构的系统化数理建模;建立了新的电池材料工作电压计算方法,并系统研究了层状结构,反尖晶石结构,橄榄石结构等锂电池正极材料,已积累了相关的计算材料电化学性质数据库;在第一性原理计算指导下,设计了一类新型锂电池复合材料,进行了材料的合成、表征与纽扣电池性能测试;对合作企业提供的MoS2材料,进行了实验与理论相结合的电化学研究,提出了一种基于电子结构计算评估锂离子电池材料嵌入与脱嵌过程可逆性的计算模型,建立了两步相变模型来阐明MoS2体材料实际循环性能差的微观机制,并给出一种可能的解决方案;基于硅酸盐的结构和自旋态的第一性原理计算,提出了电化学磁探针的设想,目标在电化学现象与磁性调控的交叉领域开辟新的研究方向。
 
担当:用责任培养更多人才
 
花开一朵不是春,满园争艳才芬芳。来到宁波材料技术与工程研究所,黎军的目标是建设一支综合先进计算、数据库和实验验证的新型材料设计与计算研究团队,不仅着力发展关键计算方法与设计软件平台,并且捕捉与提炼基础研究的新成果,力争在新型储能材料的发现与设计中产生我国具有自主知识产权的原创成果。理性设计平台的建设则以立足于国内发展的计算新方法为核心,通过与国内其他院校以及企业的密切合作,发展能引领锂离子电池产业化的创新设计。
 
令人欣喜的是,他指导的在站博士后/助理研究员张彩霞博士获得2011年度宁波市博士后科研项目择优资助(二类)及2012年国家自然科学基金(NSFC)与国际理论物理中心(ICTP)联合资助的暑期培训项目;在站博士后/助理研究员陈晓波博士获得2012年浙江省自然科学基金青年科学基金项目及第51批中国博士后科学基金面上资助(一等)。
 
说起来都是点点滴滴,做起来都是实实在在,黎军就在这些点滴之中工作着。展望未来,虽然任重道远,梦想却更加清晰。
 
 
《中国科学报》 (2012-06-12 B4 专题)
 
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