研究内容： 

　　1. 第一原理热力学方法的发展及其对复杂界面系统的应用; 

　　2. 界面杂质效应的理论研究; 

　　3. 界面与纳米复合材料结构演化过程及机理的理论研究; 

　　4. 界面功能性质的理论探索。  

　　主要研究成果： 

　　第一原理界面热力学方法的发展：将热力学概念引入第一原理界面研究，发展和完善了复杂界面的原子－分子层次的第一原理界面热力学的理论研究方法，建立了实验测定的热力学参数与理论计算的原子化学势间的可靠关系，将复杂界面的稳定性与环境因素有机联系在一起。 

　　图1：第一原理界面热力学理论及其对金属/Al₂O₃界面的应用

　　第一原理界面热力学方法对复杂系统的应用：基于第一原理界面热力学方法，我们系统地研究了一系列含有非化学计量比的复杂界面的结构稳定性问题及其与环境因素（氧偏压，合金中的原子组分）的定量关系。 

　　图2：Ni-Al合金/Al₂O₃界面的第一原理界面热力学研究

　　界面杂质效应的理论研究： 

　　鉴于偏聚等现象导致的界面存在的杂质会深刻影响界面的性质， 我们运用第一原理方法系统地研究了一系列杂质对金属/Al₂O₃界面的微观结构和结合强度的影响, 揭示了界面结合强度和电子结构以及界面化学键之间的关系。 

　　图3：界面结合强度与杂质效应的第一原理研究

　　界面结合规律性的探索：  

　　结合理论计算与实验测量结果，我们系统研究了界面结合强度与界面组成元素之间化学键强度的定量关系，发现即使是复杂的界面仍然存在一些标度规律，这些研究可以为复杂界面的理性设计提供基础性理解与支撑。 

　　图4：界面结合强度与杂质效应的第一原理研究 

　　代表性论文： 

• W Q Zhang et al., Phys. Rev. Lett. 85, 3225 (2000).  
• W Q Zhang et al., Acta. Mater. 50, 3803 (2002). 
• W Q Zhang et al., Phys. Rev. B 67, 245414 (2003). 
• W Q Zhang et al., Phys. Rev. B 70, 024103 (2004). 
• J W Feng, W Q Zhang et al., Phys. Rev. B 72, 115423 (2005). 
• J W Feng, W Q Zhang et al., Phys. Rev. Lett. 97, 246102 (2006).  
• H T Li, W Q Zhang et al., Phys. Rev. B 80, 205422 (2009).  
• H T Li, W Q Zhang et al., J. Am. Ceram. Soc. 94, S154-S159 (2011).  
• H T Li, W Q Zhang et al., Phys. Status Solidi A 208, 1166-1173 (2011).