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物理学韶峰班本科生在国际著名物理学术期刊上发表研究论文
发布时间:2019年03月08日   阅读:

近日,我校物理与光电工程学院2015级物理学韶峰班本科生尹衡闯同学以第一作者身份在物理学著名学术期刊《物理学评论B(快速通讯)》[Phys. Rev. B. (RC)]上发表学术论文:“Stone-Wales graphene: A Two Dimensional Carbon Semi-Metal with Magic Stability”。

《物理学评论B》是美国物理学会(American Physical Society)主办的物理学术期刊之一,主要发表凝聚态物理领域的高水平前沿学术成果,是国际物理学界广泛认可的享有高度学术声誉的期刊之一。该期刊的快速通讯栏目旨在以快速出版的方式发表学术界普遍关注的重要研究成果。

尹衡闯是我校首届物理学韶峰实验班学生,也是物理与光电工程学院第一位在该期刊和该栏目发表学术论文的本科学生,他2018年暑期参加北京大学夏令营并获评优秀学员,目前已被北京大学免试录取为直博研究生。

石墨烯是一种单原子层的二维蜂窝状结构,因具有许多奇特的物理性质而受到人们的广泛关注。除了机械剥离法外,人们发展了化学气相沉积法、分子束外延生长法和有机小分子自组装等方法来制备石墨烯;但考虑到不同的生长条件,如基底、温度、压强等的不同,可能制备得到不同晶体构型的二维石墨烯异构体。近十年来,如何从理论上快速高效地预测出可能稳定存在的新型二维石墨烯异构体一直是计算凝聚态物理中的重要研究热点之一。

2017年9月开始,尹衡闯在学术导师何朝宇博士的指导下,进行二维石墨烯异构体的第一性原理预测研究。尹衡闯利用Python编写程序,实现根据指定平面群、晶格信息和非等价点数而自动产生随机结构的功能,并结合何朝宇博士等人前期开发的晶体结构搜索代码RG2(Phys. Rev. B., 97, 014104 ,2018)的结构优化功能,成功预测出31个全新的二维sp2碳晶体结构;并利用第一性原理方法系统研究了这些二维石墨烯异构体的稳定性和电子性质。他们的研究发现,一个可由Stone-wales缺陷周期性拓扑而成的二维碳结构(SW-graphene)在能量上稳定于前人所提出的所有石墨烯异构体,在动力学上也是稳定的;进一步研究发现了SW-graphene在其缺陷态系列中具有“幻数”稳定性,并可通过简单的“能量劈裂和反转”模型得到定性解释。这些研究结果极大丰富了人们对石墨烯异构体的认识,为石墨烯的进一步应用提供了理论基础。以上研究成果发表在2019年1月26日出版的第17期《物理评论B:快速通信》上(论文链接:https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.99.041405 )。该工作得到了国家自然科学基金、教育部创新团队项目及湘潭大学基础学科拔尖人才培养计划的支持。

我校物理学韶峰实验班是我校基础学科拔尖人才培养计划试点项目。物理学韶峰班由教育部“长江学者”特聘教授、国家教学名师、全国模范教师钟建新教授担任学术班主任,学院教学副院长唐超副教授担任班主任,实行学业导师和学术导师“双导师制”,实施独立小班授课,激发学生学习兴趣,鼓励学生自主学习、勇于探索、个性化发展,养成批判性思维,培养独立创新能力。物理学韶峰班自开办以来,高考第一志愿填报率均超过200%,班级学生获得了一系列优秀成绩,学生累计获得全国大学生英语演讲比赛三等奖、湖南省大学生物理竞赛一等奖、湖南省天文知识竞赛一等奖、湖南省数学竞赛二等奖等各类学科竞赛奖励10余项;首届物理学韶峰实验班学生保研率达77%,其中1人保送北京大学直博,1人保送清华大学直博。

(谭娜)

(来源:物理与光电工程学院)

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