Mason学长聊科研，旨在为大家提供更加全面、深入的导师解析和科研辅导！每期我们会邀请团队的博士对各个领域的教授导师进行详细解析，从教授简介与研究背景 / 主要研究方向与成果分析 / 研究方法与特色 / 研究前沿与发展趋势 / 对有意申请教授课题组的建议 这五个方面，帮助大家更好地了解导师，学会科研！
教授简介与研究背景
刘教授是南京理工大学材料科学与工程学院的一位杰出教授，专注于有机分子与金属表面构建的复合界面材料研究。他于1999年至2003年在吉林大学获得材料学专业学士学位，随后在同一所大学继续深造，于2009年获得材料学专业博士学位。在博士研究期间，刘教授有幸前往加利福尼亚大学戴维斯分校进行为期两年的联合培养，这段经历为他的研究视野带来了国际化的视角。
毕业后，刘教授的学术生涯继续在国际舞台上展开。2010年至2014年期间，他在德国马普学会弗里茨-哈伯研究所担任博士后研究员、洪堡学者和研究科学家。这段宝贵的海外研究经历不仅拓宽了他的研究视野，也为他日后的科研工作奠定了坚实的基础。2014年，刘教授回国加入南京理工大学材料科学与工程学院，开始了他作为教授的学术生涯。
刘教授的研究背景涵盖了材料科学的多个方面，特别是在界面材料的设计、合成和应用方面有着深厚的造诣。他的研究兴趣主要集中在有机分子与金属表面相互作用形成的复合界面材料上，这类材料在多个领域都有着广阔的应用前景，包括催化、发光二极管、晶体管、单分子器件、分子传感器和开关，以及太阳能电池等。
主要研究方向与成果分析
刘教授的研究主要围绕三个核心方向展开：
(1) 设计金属表面上结构性能稳定的纳米器件
在这个方向上，刘教授及其团队致力于在金属表面构建稳定、高效的纳米尺度器件。这项研究的重要性在于，纳米器件的性能很大程度上取决于其与金属基底之间的界面特性。通过精心设计和控制这些界面，可以显著提高器件的性能和稳定性。
在这一领域，刘教授发表了多篇高水平论文。例如，在2016年发表于《Journal of Physical Chemistry Letters》的文章中，刘教授和同事们研究了奥林匹烯(Olympicenes)分子在Cu(111)表面的吸附行为。这项研究揭示了即使是结构截然不同的吸附构型，也可能具有相同的结合能和功函数，这一发现对于理解和设计分子-金属界面具有重要意义。
(2) 揭示金属表面在催化反应中的作用机制
催化反应在现代化学工业中扮演着至关重要的角色，而金属表面常常作为催化剂发挥关键作用。刘教授的研究旨在深入理解金属表面在各种催化反应中的具体作用机制，为设计更高效的催化剂提供理论指导。
在这一方向上，刘教授的团队发表了多篇重要论文。2016年在《Physical Chemistry Chemical Physics》上发表的研究工作探讨了氮掺杂的奥林匹烯/石墨烯杂化材料在氧还原反应中的电催化活性。这项研究不仅揭示了材料的催化机理，还为开发高性能燃料电池电极材料提供了新思路。
(3) 研究金属-有机复合界面热力学及动力学
界面的热力学和动力学性质对于理解和控制界面材料的行为至关重要。刘教授的研究致力于揭示金属-有机复合界面的热力学稳定性和动力学过程，为设计更加稳定和高效的界面材料提供理论基础。
在这一领域，刘教授及其合作者在2016年《Physical Review Letters》上发表的文章是一个典型代表。该研究探讨了柔性吸附分子(如偶氮苯)在Ag(111)表面的热和电子涨落行为，为理解分子-金属界面的动态过程提供了新的视角。
研究方法与特色
刘教授的研究方法融合了理论计算和实验验证，具有以下几个显著特色：
(1) 多尺度模拟方法
刘教授擅长运用多尺度模拟方法，从原子尺度到宏观尺度，全面模拟和预测材料的性质。他的研究涉及密度泛函理论(DFT)计算、分子动力学模拟，以及蒙特卡洛方法等多种计算技术。这种多尺度的研究方法使得他能够全面理解材料的性质，从原子结构到宏观性能。
(2) 理论与实验相结合
虽然刘教授的主要专长在理论计算，但他的研究常常与实验工作紧密结合。许多论文都是理论计算与实验验证相互印证的结果，这种研究模式大大提高了研究成果的可靠性和实用价值。例如，在2015年发表于《Physical Review Letters》的文章中，刘教授和同事们成功地将理论计算与扫描隧道显微镜(STM)实验结果相结合，精确预测了苯分子在贵金属表面的吸附结构和能量。
(3) 跨学科合作
刘教授的研究常常涉及多个学科领域，包括材料科学、物理学、化学和工程学等。他与国内外多个研究小组保持着密切的合作关系，这种跨学科的研究方法使得他能够从多角度解决复杂的科学问题。
(4) 注重van der Waals相互作用
在许多传统的密度泛函理论计算中，van der Waals相互作用常常被忽视或处理不当。刘教授的研究特别注重这种弱相互作用的准确描述，开发和应用了多种改进的理论方法。这种对微弱相互作用的重视，使得他的计算结果能更准确地描述分子-表面界面的性质。
研究前沿与发展趋势
基于刘教授的研究方向和最新发表的论文，我们可以看出以下几个研究前沿和发展趋势：
(1) 二维材料的设计与应用
近年来，二维材料因其独特的物理和化学性质而受到广泛关注。刘教授的研究也涉及了这一热点领域。例如，2016年发表在《Angewandte Chemie》上的文章研究了第15族元素单层材料的半导体性质，预测了这类材料具有广泛的带隙范围和高载流子迁移率，为新型电子器件的设计提供了可能性。
(2) 手性分子的识别与分离
在生物医药领域，手性分子的识别和分离是一个重要课题。刘教授的研究团队在2016年发表的一篇综述文章中，详细讨论了分子印迹聚合物在手性药物和生物分子识别与分离中的应用。这一研究方向具有重要的实际应用价值，未来可能在药物开发和生物技术领域产生重要影响。
(3) 界面动力学与热力学
理解界面的动力学和热力学行为是设计高性能界面材料的关键。刘教授近期的研究越来越关注这一方向，例如研究吸附分子的热和电子涨落行为，以及分子在金属表面的动态过程。这些研究不仅有助于深入理解界面物理，还可能导致新型分子开关和传感器的开发。
(4) 计算方法的改进与发展
随着计算能力的提升和理论方法的进步，更加精确和高效的计算方法正在不断涌现。刘教授的研究一直走在这一前沿，例如开发改进的van der Waals相互作用描述方法，以及将多种计算方法相结合以获得更准确的结果。未来，这一趋势可能会继续，导致更加精确和可靠的材料性能预测方法。
对有意申请教授课题组的建议
对于有兴趣申请刘教授暑期科研或硕博项目的学生，以下是一些建议：
(1) 扎实的理论基础
刘教授的研究工作涉及复杂的理论计算和模拟，因此对理论物理、量子力学、统计力学等基础知识有较高要求。有志于加入刘教授课题组的学生应当努力学习这些基础课程，为未来的研究工作打下坚实基础。
(2) 计算机编程能力
考虑到刘教授研究中大量涉及计算模拟，良好的计算机编程能力是不可或缺的。熟悉Python、C++等编程语言，以及常用的科学计算软件(如VASP、Gaussian等)将会是很大的优势。
(3) 跨学科视野
刘教授的研究常常涉及多个学科领域，因此具有跨学科背景或兴趣的学生可能更容易适应其研究工作。除了主修专业外，对物理、化学、材料科学等相关领域有所了解会是一个加分项。
(4) 英语能力
鉴于刘教授的国际化背景和广泛的国际合作，良好的英语读写和交流能力是非常重要的。这不仅有助于阅读最新的研究文献，还能促进与国际同行的交流合作。
(5) 主动学习和创新精神
科研工作需要持续的学习和创新。有意申请的学生应当展现出强烈的求知欲和创新精神，主动关注该领域的最新进展，并能够提出自己的想法。
(6) 提前了解研究方向
在申请之前，建议仔细阅读刘教授的最新发表论文，了解其当前的研究重点和方向。这不仅有助于判断自己是否适合该课题组，还能在申请和面试时展现出对该领域的了解和兴趣。
(7) 实验技能
虽然刘教授的研究以理论计算为主，但实验技能仍然是很有价值的补充。如果有机会，可以尝试参与一些相关的实验项目，积累实验经验。
(8) 联系教授或课题组成员
如果对刘教授的研究特别感兴趣，可以尝试通过邮件与教授或课题组成员联系，表达自己的兴趣并询问是否有机会参与暑期科研或申请硕博项目。在联系时，应当简要介绍自己的背景和研究兴趣，并表现出对该领域的了解和热情。
【竞赛报名/项目咨询请加微信：mollywei007】
