《物理學評論B》是美國物理學會(AmericanPhysical Society)主辦的物理學術期刊之一,主要發表凝聚態物理領域的高水平前沿學術成果,是國際物理學界廣泛認可的享有高度學術聲譽的期刊之一。該期刊的快速通訊欄目旨在以快速出版的方式發表學術界普遍關注的重要研究成果。
尹衡闖是湘潭大學首屆物理學韶峰實驗班學生,也是物理與光電工程學院第一位在該期刊和該欄目發表學術論文的本科學生,他2018年暑期參加北京大學夏令營並獲評優秀學員,且被北京大學免試錄取為直博研究生。石墨烯是一種單原子層的二維蜂窩狀結構,因具有許多奇特的物理性質而受到人們的廣泛關注。除了機械剝離法外,人們發展了化學氣相沉積法、分子束外延生長法和有機小分子自組裝等方法來製備石墨烯;但考慮到不同的生長條件,如基底、溫度、壓強等的不同,可能製備得到不同晶體構型的二維石墨烯異構體。
近十年來,如何從理論上快速高效地預測出可能穩定存在的新型二維石墨烯異構體一直是計算凝聚態物理中的重要研究熱點之一。
2017年9月開始,尹衡闖在學術導師何朝宇博士的指導下,進行二維石墨烯異構體的第一性原理預測研究。
尹衡闖利用Python編寫程序,實現根據指定平面群、晶格信息和非等價點數而自動產生隨機結構的功能,並結合何朝宇博士等人前期開發的晶體結構搜索代碼RG2(Phys. Rev. B., 97, 014104 ,2018)的結構優化功能,成功預測出31個全新的二維sp2碳晶體結構;並利用第一性原理方法系統研究了這些二維石墨烯異構體的穩定性和電子性質。
他們的研究發現,一個可由Stone-wales缺陷周期性拓撲而成的二維碳結構(SW-graphene)在能量上穩定於前人所提出的所有石墨烯異構體,在動力學上也是穩定的;進一步研究發現了SW-graphene在其缺陷態系列中具有「幻數」穩定性,並可通過簡單的「能量劈裂和反轉」模型得到定性解釋。
這些研究結果極大豐富了人們對石墨烯異構體的認識,為石墨烯的進一步應用提供了理論基礎。以上研究成果發表在2019年1月26日出版的第17期《物理評論B:快速通信》上 。該工作得到了國家自然科學基金、教育部創新團隊項目及湘潭大學基礎學科拔尖人才培養計劃的支持。尹衡闖同學也在湘潭大學物理學院團委的採訪中,分享了自己的學習心得:
1. 語言是一個很重要的東西
「學好一門語言最關鍵的就是熱情,但是熱情是怎麼來的?你要去用它。比如說用手機去看一些國外的新聞。」
一是要開口說,說是一個自發的主動向外的過程,需要我們去想、去構思,而聽是一個被動的接收的過程,說能強化我們的肌肉記憶,矯正我們的語言習慣,說的多了,也會讓我們對語言的學習更有自信;
二是記單詞要有技巧,一味地死記硬背是不可取的,通過背句子記單詞是一個很好的方法,前提是這些句子是簡單的單句,在15個單詞以內;
三是要用,可以找一個興趣小組,找一些志同道合的人,找個安靜的角落一起練習,用英語進行交流。或者學著去看PRL的文章,既能鍛鍊英語水平,也可以了解學科前沿動向。
2. 另一個是學習的能力
「不同的人詮釋問題有不同的角度,知識就在那裡,你需要不斷的探索,探索的過程是很重要的,自己預習只是你自己的理解而已,看一些其他的內容,它們會給你提供不同的路去走向同一個終點,有的路是直路,有的路是彎路,但它們最終會把你繞向那個終點」
學知識要學會挑選,圖書館裡有很多書,每本書都是一堆知識,但是我們往往只需要這本書裡某一章的某一個小節。
湘潭大學是綜合性全國重點大學。湘潭大學創辦於1958年,是毛澤東主席親自倡導創辦、親筆題寫校名並親切囑託一定要辦好的大學。1978年,被國務院確定為首批全國重點大學,成為全國16所文理工綜合性重點大學之一。
湘潭大學是湖南省與教育部共建高校,湖南省與國家國防科工局共建高校,湖南省國內一流建設高校(A類)。辦學實力穩居全國百強,在《泰晤士高等教育2020年世界大學排名》中位居內地高校第43位,在USNews2020年世界大學排行榜中位居國內高校第94位。
尹衡闖同學身處的物理學韶峰實驗班,是湘潭大學基礎學科拔尖人才培養計劃試點項目。
物理學韶峰班由教育部「長江學者」特聘教授、國家教學名師、全國模範教師鍾建新教授擔任學術班主任,學院教學副院長唐超副教授擔任班主任,實行學業導師和學術導師「雙導師制」,實施獨立小班授課,激發學生學習興趣,鼓勵學生自主學習、勇於探索、個性化發展,養成批判性思維,培養獨立創新能力。首屆物理學韶峰實驗班學生保研率達77%,其中1人保送北京大學直博,1人保送清華大學直博。