研究目标
我们研究的主要目标在于通过在多尺度模拟(multi-scale modeling)、多物理现象模拟(multi-physics modeling)与机器学习(machine learning)的交叉领域取得突破，建立一种集成化的(integrated)、智能化的(intelligent)、 以及具科学解析能力的(insightful) 的途径方法，以加速新材料的设计与开发。 
计算方法
我们的研究中涉及非常广泛的材料计算模拟方法，从原子尺度到连续介质尺度，主要包括密度泛函理论、分子动力学、粗粒化分子动力学、相场理论以及有限元方法等。不同尺度计算方法的运用与协作使得我们能够对包括电学、力学、输运传导、界面及结构在内多种材料性质进行准确且系统的预测。在此之上，我们能够对材料的合成性及稳定性问题进行研究，从而推动新型材料的可控制备与实际应用。
材料系统
下图中列出了我们过去或现在研究中涉及的具有代表性的若干材料体系, 它们大致可被分为低维材料、能源材料与碳基材料三个方向。
研究案例
以下选取了我们最近研究中的一些工作进行简单展示，这些成果很多都是通过与其他研究团队紧密合作产生的。当然它们并不能覆盖我们全部的研究范围。如果想了解更多内容，请参考我们的出版物列表或者和我们邮件联系。
聚合物电解质设计
为实现全固态电池的应用，这里我们特别聚焦于高电导率聚合物电解质材料的设计加速问题。在这项研究中，我们首先通过粗粒化方法将传统的化学组分空间转化为具有连续性的设计空间。接下来我们通过贝叶斯优化的方法对该空间进行了有效的筛查，得到了分子层面材料性质对于系统电导率的综合影响，最终为推动聚合物电解质的全局优化提供了新的思路。
纳米线结构转变
这里我们构建了先进的三维多相相场模型，从而实现了对纳米线气液固生长动态过程的捕捉以及对实际纳米线构型的复现。应用该模型, 我们阐明了多个半导体纳米线特异结构的形成机理，并实现了对纳米线结构转变关键条件的定性与定量预测。
结晶机理
为实现对结晶生长问题的研究，我们的一部分工作涉及原子相互作用势的开发。如我们所建立的下述金-锗作用势与体系实验相图吻合良好。基于准确的作用势，我们能够通过分子动力学方法揭示许多有趣的材料相变现象的原子机理。举例来说，通过分析原子轨迹, 我们能够描述金催化硅晶体外延生长界面的形貌演化; 在另外的例子中，我们能够通过分子动力学模拟，捕捉多晶纳米颗粒中的晶粒粗化现象的动态过程。
