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CAPT

2016 年度报告

ANNUAL REPORT

北京大学应用物理与技术研究中心CENTER FOR APPLIED PHYSICS AND TECHNOLOGY PEKING UVIVERSITY

目录 CONTENTS（页码待定）

ABOUT CAPT 中心简介 01-02

PEOPLE 人员情况 09-09

TALENT CULTIVATION 人才培养 09-09

ACADEMIC ACHIEVEMENTS 学术成果 09-09

EVENTS 学术活动 09-09

FUTURE DEVELOPMENT 发展建设 09-09

中心简介北京大学应用物理与技术研究中心 (Center for Applied Physics and Technology 简称

CAPT)隶属于北京大学是北京大学与中国工程物理研究院联合成立的一个研究单位中心成立于

2007 年 12 月 23 日由著名物理学家贺贤土院士担任主任中心的定位是开展面向国家重大需求的

应用基础研究并积极探索具有挑战性的若干科学前沿问题在此基础上培养和训练一批具有创新能

力和奉献精神的优秀人才服务国家科研需求中心的宗旨是努力开展面向国家重大需求（如激光惯性约束聚变等）的应用基础研究并积极

探索高能量密度物理等领域挑战性的若干科学前沿问题积极开展国内外学术交流培养和训练一批

具有创新能力和奉献精神的优秀人才目前的主要研究方向包括高能量密度凝聚态物理（包括温稠

密物质物理等）新材料探索和模拟设计强激光作用下原子物理强场下高能带电粒子加速物理

激光等离子体物理可压缩流体湍流和流体力学不稳定性现象计算科学等中心现有 59 名研究人员来自北京大学工学院物理学院数学科学学院以及国家重点研究院

（所）其中包括中国科学院院士 5 人ldquo长江学者rdquo特聘教授 6 人ldquo国家杰出青年科学基金rdquo获

得者 14 人ldquo新世纪优秀人才培养计划rdquo获得者 4 人ldquo千人计划rdquo计划获得者 2 人ldquo青年千人

计划rdquo获得者 2 人此外中心还有一支优秀的年轻学生和博士后队伍

中心承担了高能量密度物理研究相关的重大研究课题约 70 项取得了一批高水平研究成果发

表在 Nature Physics Nature Communication Proceedings of the National Academy of

Sciences of the United States of America Physical Review Letters Nano Letters

Advanced Materials Journal of Fluid Mechanics 等相关领域顶级期刊成立九年来发表 SCI

学术论文 900 余篇仅 Physical Review Letters 上就已发表学术论文 30 余篇中心已经成为我国在高能量密度物理领域的主要研究基地之一在国际学术界有较大影响在中

心基础上获教育部批准成立了高能量密度物理数值模拟教育部重点实验室工程应用基础技术基地

（北京大学）教育部惯性聚变科学与应用（IFSA）中心北京大学分中心等中心主办系列的ldquo高能

量密度物理国际会议rdquo和前沿学术研讨活动讲习班等促进国内外学者交流合作着力提升我国在

国际学术界的地位

ABOUT CAPTThe Center for Applied Physics and Technology (CAPT) was founded on December 23 2007

chaired by Academician Xian-Tu He a renowned theoretical physicistThe missions of CAPT are as follows

-To substantiate the fundamental researches for national major demands such as laser inertial confinement fusion-To probe into challenging scientific research frontiers including high energy density physics -To promote academic interactions both domestic and international and-To train and educate devoted and innovative young scientists

59 researchers include -Five members of Chinese Academy of Sciences -Six Cheung Kong Scholars-Fourteen Distinguished Young Scholars-Four recipients of the New Century Excellent Talents-Two recipients of Youth Thousand Talent Program-Two recipient of Thousand Talent Program

Some recent research topics of CAPT are as follows - High energy density condensed-matter physics including warm dense matter physics etc- Exploration and computational design of new materials with novel properties- Atomic physics in the field of intense lasers Energetic charged-particle acceleration physics under strong fields- Laser-plasma physics- Hydrodynamic instabilities and compressible turbulence- Scientific computing relevant to the above subjects

CAPT has carried out about seventy research projects in the field of high energy density physics and published about nine hundred papers since 2007 Many of them appeared in leading journals such as Nature Physics Nature Communication Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America Physical Review Letters Nano Letters Advanced Materials Journal of Fluid Mechanics etc In Physical Review Letters alone CAPT members have published more than thirty papers

CAPT has now become one of the major research centers on high energy density physics in China and caught attention among the international academic community Based on CAPT we have been approved to establish the Ministry of Education Key Laboratory of High Energy Density Physics Simulations the Research Base of Fundamental Science and Technology and the Peking University Branch of Ministry of Education IFSA Center CAPT hosted International Conference on High Energy Density Physics as well as many research workshops and symposiums These activities offer opportunities to promote interactions among domestic and international scientists and the

impact of China researchers

中心组织框架ORGANIZATION中心主任CenterDirector科研体系Research Divisions行政支撑Administrative Office学术委员会Academic Committee科研体系Research Divisions流体力学Fluid Mechanics高能量密度物理High Energy Density Physics强场物理与粒子加速High Field Physics and Particle Acceleration计算科学Computational Science

学术委员会成员 MEMBER OF ACADEMIC COMMITTEE

姓名 Name 单位 Institute张维岩中国工程物理研究院

Wei-Yan Zhang China Academy of Engineering Physics

陈十一南方科技大学Shi-Yi Chen Southern University of Science and Technology

李华北京应用物理与计算数学研究所Hua Li Institute of Applied Physics and Computational

Mathematics江松北京应用物理与计算数学研究所Song Jiang Institute of Applied Physics and Computational

Mathematics张平文北京大学Ping-Wen Zhang Peking University

谢心澄北京大学Xin-Cheng Xie Peking University

盛正卯浙江大学Zheng-Mao Sheng Zhejiang University

盛政明上海交通大学Zheng-Ming

ShengShanghai Jiao Tong University

王宇钢北京大学Yu-Gang Wang Peking University

郁明阳浙江大学Ming-Yang Yu Zhejiang University

余玮中国科学院上海光学精密机械研究所Wei Yu Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics Chinese

Academy of Science刘杰北京应用物理与计算数学研究所Jie Liu Institute of Applied Physics and Computational

Mathematics古培俊北京应用物理与计算数学研究所Pei-Jun Gu Institute of Applied Physics and Computational

Mathematics周沧涛北京应用物理与计算数学研究所Cang-Tao Zhou Institute of Applied Physics and Computational Mathematics

管理委员会 BOARD OF TURSTEES

姓名 Name 单位 Insitute

高松北京大学Song Gao Peking University

张维岩中国工程物理研究院Wei-Yan Zhang China Academy of Engineering Physics

李华中国工程物理研究院Hua Li China Academy of Engineering Physics

张平文北京大学Ping-Wen Zhang Peking University

田刚北京大学Gang Tian Peking University


张东晓北京大学Dong-Xiao Zhang 北京大学

邱建国北京大学Jian-Guo Qiu Peking University

张军中国工程物理研究院Jun Zhang China Academy of Engineering Physics

唐黎中国工程物理研究院Li Tang China Academy of Engineering Physics

李洛军中国工程物理研究院Luo-Jun Li China Academy of Engineering Physics

袁光伟北京应用物理与计算数学研究所Guang-Wei Yuan Institute of Applied Physics and Computational

Mathematics郝一正北京应用物理与计算数学研究所Yi-Zheng Hao Institute of Applied Physics and Computational

Mathematics

组织机构 ADMINISTRATION

主任贺贤土Director Xian-Tu He

顾问陈佳洱Advisory Jia-Er Chen

副主任唐少强Vice Director Shao-Qiang Tang

副主任陈军Vice Director Jun Chen

主任助理康炜Director Assistant Wei Kang

主任助理乔宾Director Assistant Bing-Qiao

秘书周立新 amp 赵师雅Secretary Li-Xin Zhou amp Shi-Ya Zhao

人员情况 PEOPLE

北京大学应用物理与技术研究中心目前共有研究人员 59 人其中专职研究人员 4 名北京大

学客座教授 1 名来自北京大学工学院物理学院数学学院的兼职研究人员 27 名中国工程物理

研究院的兼职研究人员 26 名以及 1 名外籍短期千人兼职研究员形成了一支优秀的人才队伍

2016 年张平研究员新入选国家杰出青年科学基金李若教授张平研究员和陈军研究员新入选

第二批国家ldquo万人计划rdquo领军人才张平文院士新当选为发展中国家科学院院士应用物理与计算数

学研究所张华副研究员加入中心兼职成员队伍中心成员统计

年份 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

人数 23 25 31 35 41 43 51 58 58 59

2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 20160

10

20

30

40

50

60

70

23 2531

3541 43

5158 58 59

中心成员人数变化图

人数

中心固定成员统计表姓名职称职务加入中心时间

贺贤土院士中心主任 2007 年 12 月王前特聘研究员实验室副主任 2011 年 2 月康炜特聘研究员中心主任助理 2011 年 9 月乔宾特聘研究员中心主任助理 2013 年 9 月

顾问Advisor

客座教授Guest Professor

高能量密度物质特性和新材料探索教研室教研室主任DEAN

陈佳洱 Jia-Er Chen著名物理学家中国科学院院士第三世界科学院院士教育家加速器物理学家陈佳洱院士长期从事从事加速器的教学与科研工作在开拓发展我国的射频超导加速器加速器超灵敏质谱计射频四极场加速器高压静电加速器以及束流物理等众多的低能加速器及相关的应用领域取得了突出的成果发表论文 150 余篇

薛建明 Jian-Ming Xue研究方向离子与固体相互作用机制材料的多尺度模拟技术基于纳米核孔的应用技术以及计算机模拟

张平 Ping Zhang（国家杰出青年科学基金国家高层次人才特殊支持计划）研究方向理论与计算凝聚态物

理高能量密度物质特性模拟

李其康 Qi-Kang Li著名物理学家美国麻省理工学院高级研究员高能量密度物理与惯性聚变研究部副主任2006 年当选为美国物理学会会士

中国科学院院士MEMBER OF CHINESE ACADEMY OF SCIENCES

研究员RESEARCHERS

段惠玲 Hui-Ling Duan(教育部ldquo长江学者rdquo特聘教授国家杰出青年科学基金)研究方向弹性力学细观力学微纳米力学

贺贤土 Xian-Tu He北京大学应用物理与研究中心主任理论物理学家长期承担国家重大任务并从事核聚变与等离子体物理高能量密度物理理论物理的专业研究在国家重大任务的物理理论研究设计及实验室模拟研究中完成了大量开拓性工作

方岱宁 Dai-Ning Fang（教育部ldquo长江学者奖励计划rdquo特聘教授国家杰出青年科学基

金）国家杰出青年基金和教育部跨世纪人才基金获得者北京大学工学院副院长北大亿通多功能结构轻量化技术与装备保障研究所所长清华大学【应用力学】教育部重点实验室主任国务院政府特殊津贴获得者

康炜 Wei Kang研究方向高能量密度物理高速可压缩流体动力学材料的激发态和基态结构的第一性原理计算大规模并行计算

强场原子物理与粒子加速教研室教研室主任DEAN


李法新 Fa-Xin Li研究方向铁电陶瓷晶体及薄膜的测试与表征扫描探针声学显微术复合材料制备及无损检测医学弹性成像

孙强 Qiang Sun研究方向材料设计

王聪 Cong Wang研究方向高能量密度条件下物质特性

王建祥 Jian-Xiang Wang(教育部ldquo长江学者rdquo特聘教授国家杰出青年科学基金)研究方向固体力学复合材料力学细观力学

王前 Qian Wang研究方向新材料探索

王宇钢 Yu-Gang Wang研究方向面向核能系统的材料辐照损伤研究辐射生物物理粒子束技术在纳米生命科学中的应用

蔡洪波 Hong-Bo Cai研究方向等离子中的波和不稳定性研究无碰撞冲击波和高能射线的产生

曹莉华 Li-Hua Cao研究方向激光聚变等离子体物理研究包括强场物理高能量密度物理和快点火物理研究

颜学庆 Xue-Qing Yan（国家杰出青年基金获得者）研究方向强场物理（激光等离子体相互作用）激光加速器加速器技术及其应

刘杰 Jie-Liu（国家杰出青年基金获得者）研究方向极端条件下物理体系的复杂动力学

束小建 Xiao-Jian Shu研究方向自由电子激光化学激光固体激光等离子体物理无线电物理

颜君 Jun Yan研究方向高能量密度物理mdash高温稠密等离子体的原子结构与动力学过程研究

陈京 Jing Chen(国家杰出青年科学基金)研究方向强场下原子物理

丁永坤 Yong-Kun Ding研究方向激光核聚变实验物理瞬态高能量密度物理诊断技术

傅立斌 Li-Bin Fu研究方向强激光与物质相互作用超冷原子分子物理量子物理前沿问题

谷渝秋 Yu-Qiu Gu研究方向高能量密度物理激光驱动惯性约束聚变实验与诊断

江少恩 Shao-En Jiang研究方向激光驱动惯性约束聚变实验与诊断激光等离子体物理

林晨 Chen Lin研究方向激光离子加速的实验研究激光电子加速试验研究激光加速离子束在等离子体诊断方向的应用

刘占军 Zhan-Jun Liu研究方向激光与等离子体相互作用

卢海洋 Hai-Yang Lu研究方向强激光场与物质相互作用飞秒激光粒子加速

可压缩高马赫数流体行为教研室教研室主任DEAN



乔宾 Bin Qiao(国家青年千人计划)研究方向惯性约束聚变新能源超强激光等离子体相互作用新型激光驱动离子加速器短脉冲 X射线源和太赫兹辐射源等

郑春阳 Chun-Yang Zheng研究方向激光等离子体相互作用快点火及相关问题

周沧涛 Cang-Tao Zhou研究方向高能量密度物理相关问题研究特别是惯性约束聚变中的快点火物理理论与模拟研究

张华 Hua Zhang研究方向等离子中大规模多尺度并行计算方法和程序研制快点火理论与数值模拟研究激光等离子体物理磁流体动力学模拟

肖左利 Zuo-Li Xiao研究方向湍流及其数值研究计算流体力学与并行计算直接数值模拟湍流模式与大涡模拟

叶文华 Wen-Hua Ye研究方向高能量密度物理流体动力学不稳定性研究

陈十一 Shi-Yi Chen中国科学院院士首批ldquo千人计划rdquo国家特聘专家长江学者特聘教授美国 Los Alamos 国家实验室 fellow国家杰出青年基金(B)获得者美国物理学会 fellow英国物理学会 fellow南方科技大学校长

蔡庆东 Qing-Dong Cai研究方向高精度数值方法湍流直接数值模拟及大规模并行计算颗粒流动数值模拟

陈军 Jun Chen（国家高层次人才特殊支持计划）研究方向固体力学材料物理多尺度数值模拟方法及应用

王立锋 Li-Feng Wang研究方向流体力学不稳定性

王丽丽 Li-Li Wang研究方向ICF 和基础研究领域有关流体不稳定性与湍流混合现象的物理建模程序研制和数值模拟研究

杨越 Yue Yang（国家ldquo青年千人计划rdquo)研究方向湍流理论与数值模拟湍流燃烧涡动力学

张树道 Shu-Dao Zhang研究方向激波动力学爆轰物理冲击动力学ALE计算方法和自适应网格方法计算流体力学多相流

蓝可 Ke Lan研究方向惯性约束聚变X 光激光Z-pinch

史一蓬 Yi-Peng Shi研究方向流体力学应用数学

陶建军 Jian-Jun Tao(国家杰出青年科学基金)研究方向流动稳定性

王健平 Jian-Ping Wang(国家杰出青年科学基金)研究方向计算流体力学计算方法化学反应流推进与动力

计算科学教研室教研室主任DEAN


周海兵 Hai-Bing Zhou研究方向湍流的直接数值模拟和大涡模拟界面不稳定性拉氏数值模拟方法及在内爆动力学的应用

李若 Ruo Li(教育部ldquo长江学者rdquo特聘教授国家杰出青年科学基金国家高层次人才特殊支持计划)研究方向移动网格方法及应用最优控制问题的理论和算法应用流体计算等

沈智军 Zhi-Jun Shen研究方向流体力学数值方法和数值模拟

曹国鑫 Guo-Xin Cao研究方向多尺度计算方法和高能密度下的材料科学

廖荣锦 Wing-Kam LIU(国家短期ldquo千人计划rdquo)研究方向计算力学基于多尺度模拟的工程科学

雷奕安 Yi-An Lei研究方向聚变研究原子核理论量子力学分子动力学模拟高性能计算科学等

卢眺 Tiao Lu研究方向计算电磁学经典和量子输运方程数值解

唐少强 Shao-Qiang Tang（新世纪优秀人才培养计划)研究方向计算力学与应用数学多尺度方法科学计算

汤华中 Hua-Zhong Tang(国家杰出青年科学基金新世纪优秀人才培养计划)研究方向流体力学中的数值方法科学与工程计算许爱国 Ai-Guo Xu研究方向复杂物理系统的建模模拟与分析

吴金彪 Jin-Biao Wu研究方向有限元方法多重网格方法电池模拟弹性力学相关的建模与应力分析

人才培养 TALENT CULTIVATION

截止 2016 年底北京大学应用物理与技术研究中心累计培养博士后研究人员 15 人其中出站 14

人博士研究生 69 人其中毕业 15 人2016 年新入学 14 人同时中心与国际知名科研单位建立

了良好的学生联合培养合作目前已经选派多名博士后和博士生出国交流学习他们的出色工作得到

了国际同行的认可

在站博士后列表 POSTDOCTOR FELLOW

姓名在站时间合作导师研究方向刘罗勤 2016 年 7 月贺贤土史一蓬流体力学不稳定性

在读博士研究生 DOCTOR STUDENTS姓名导师研究方向

2012 级刘浩康炜高能量密度条件下流体特性肖厦子段慧玲材料辐照损伤刘白伊郦唐少强陈军多尺度计算力学张西通薛建明材料辐照损伤赵天山王前新材料探索和模拟设计杨艳史一蓬可压缩流体湍流杨尚林贺贤土周沧涛激光等离子体作用带电粒子加速物理潘凯强贺贤土郑春阳激光等离子体物理张文龙乔宾激光等离子体物理

2013 级常恒心贺贤土乔宾相对论激光等离子体物理冯清松贺贤土郑春阳激光等离子体物理肖轲迪贺贤土周沧涛激光等离子体物理

许铮贺贤土乔宾相对论带电粒子加速和天体物理张靖贺贤土叶文华相对论带电粒子加速和天体物理张珅康炜高能量密度物质特性郭亚光王前新材料设计徐新荣乔宾激光等离子体物理

2014 级高畅贺贤土康炜高能量密度温稠密物质特性莫崇杰贺贤土张平高能量密度温稠密物质特性公静霞贺贤土曹莉华高能量密度温稠密物质特性张玉雪贺贤土乔宾高能量密度温稠密物质特性王倩王前新材料探索和模拟设计李博斌贺贤土陈京高能量密度温稠密物质特性李然贺贤土周沧涛新材料探索和模拟设计刘杰王前高能量密度温稠密物质特性王清贺贤土郑春阳高能量密度温稠密物质特性殷克迪薛建明材料辐照损伤张春一康炜高能量密度温稠密物质特性

2015 级班帅帅贺贤土激光等离子体物理刘兴贺贤土康炜激光等离子体物理龙天云贺贤土周沧涛激光等离子体物理王艳霞贺贤土曹莉华激光等离子体物理杨宇晨贺贤土周沧涛激光等离子体物理杨云鹏贺贤土乔宾激光等离子体物理姚伟鹏贺贤土乔宾激光等离子体物理鹏乃夫杨越流体力学张帅康炜流体力学陈李嵘段慧玲固体力学李肖音王前先进材料与力学

2016 级赵忠海贺贤土激光等离子体物理仲丛林贺贤土激光等离子体物理

江燕贺贤土激光等离子体物理晁越贺贤土激光等离子体物理白瑞雪贺贤土激光等离子体物理

李夏冰贺贤土激光等离子体物理燕鑫鑫贺贤土激光等离子体物理张肖涵贺贤土激光等离子体物理谢睿贺贤土激光等离子体物理陈倩滢段慧玲固体力学王浩薛建明材料辐照损伤肖朝凡颜学庆粒子加速周文洋王前先进材料与力学申宇鹏王前先进材料与力学

学术成果 ACADEMIC ACHIEVEMENTS

发表论文 Publications

2016 年中心成员发表论文

影响因子一作或通讯二作三作三作以后7 以上 6 8 1 47---3 18 21 7 33---2 23 30 6 42-0 17 27 2 3论文数量总计 64 86 16 14

序号 Number 题目 Paper

1X GuoP Zhang J M Xue Ti2CO2 Nanotubes with Negative Strain Energies and Tunable Band Gaps Predicted from First-Principles Calculations Journal of Physical Chemistry Letters 7 5280 2016

2 T S Zhao J Zhou Q Wang and P Jena Like Charges Attract Journal of Physical Chemistry Letters 7 2689-2695 2016

3 T S Zhao S H Zhang Y G Guo and Q Wang TiC2 A New Two-Dimensional Sheet beyond Mxenes Nanoscale 8 233-242 2016

4Y G Guo S H Zhang T S Zhao and Q Wang Thermal Exfoliation of Stoichiometric Single-Layer Silica from the Stishovite Phase Insight from First-Principles Calculations Nanoscale 8 10598-10606 2016

5 X Y Li S H Zhang and Q Wang Topological insulating states in 2D transition metal dichalcogenides induced by defects and strain Nanoscale DOI 101039c6nr07851f

6 R X Fei W Kang and L Yang Ferroelectricity and Phase Transitions in Monolayer Group-IV Monochalcogenides Physical Review Letters 117 097601 2016

7X Y Li Y H Xue M Zou D Zhang A Y Cao and H L Duan Direct Oil Recovery from Saturated Carbon Nanotube Sponges ACS Applied Materials amp Interfaces 8 12337-12343 2016

8T S Zhao J Zhou Q Wang Y Kawazoe and P Jena A Ferromagnetic and Half-Metallic FeC2 Monolayer Containing C2 Dimers ACS Applied Materials amp Interfaces 8 26207-26212 2016

9 F Q Wang J B Yu Q Wang Y Kawazoe and P Jena Lattice Thermal Conductivity of Penta-graphene Carbon 105 424-429 2016

10 Y F Zhang D Han Y H Zhao S L Bai High-Performance Thermal Interface Materials Consisting of Vertically Aligned Graphene Film and Polymer Carbon 109 552-557 2016

11 T X Niu G X Cao and C Y Xiong Fracture Behavior of Graphene Mounted on Stretchable Substrate Carbon 109 pp852-859 2016

12 Y P Ren and G X Cao Effect of Geometrical Defects on the Tensile Properties of Graphene Carbon 103 pp125-133 2016

13 C Z Zhang S H Zhang and Q Wang Bonding-Restricted Structure Search for Novel 2D Materials with Dispersed C2 Dimers Scientific Reports 6 29531 2016

14 F Du J Y Huang H L Duan C Y Xiong and J X Wang Surface Stress of Graphene Layers Supported on Soft Substrate Scientific Reports 6 25653 2016

15 Q Wang J Liu and L B Fu Pumping Electron-Positron Pairs from a Well Potential Scientific Reports 625292 2016

16 J Liu S H Zhang Y G Guo and Q Wang Phosphorus K4 Crystal A New Stable Allotrope Scientific Reports 6 37528 2016

17X H Song C Lin Z H Sheng P Liu Z J Chen W F Yang S L Hu C D Lin and J Chen Unraveling Nonadiabatic Ionization and Coulomb Potential Effect in Strong-Field Photoelectron Holography Scientific Reports 6 28392 2016

18W Quan X L Hao Y J Chen S G Yu S P Xu Y L Wang R P Sun X Y Lai C Y Wu Q H Gong X T He X J Liu and J Chen Long-Range Coulomb Effect in Intense Laser-Driven Photoelectron Dynamics Scientific Reports 6 27108 2016

19 H L Liu and G X Cao Effectiveness of the Yang-Laplace Equation at Nanoscale Scientific Reports 6 23936 2016

20W Kang S J Zhao S Zhang P Zhang Q F Chen and X T He First-Principles Investigation to Ionization of Argon Under Conditions Close to Typical Sonoluminescence Experiments Scientific Reports 6 20623 2016

21 Y H Xue P Y Lv H Lin and H L Duan Underwater Superhydrophobicity Stability Design and Regulation and Applications Applied Mechanics Reviews 68(3) 030803 2016

22 S H Zhang J Zhou Q Wang and P Jena Beyond Graphitic Carbon Nitride Penta-CN2

Sheet Journal of physical Chemistry C 120 3993-3998 2016

23 H L Liu and G X Cao Reusable Energy Absorption Performance Based on Nanofluidic Systems Journal of physical Chemistry C 120 (9) pp 5213ndash5220 2016

24X Guo X T Zhang S J Zhao Q Huang and J M Xue High Adsorption Capacity of Heavy Metals on Two-Dimensional MXenes An Ab Initio Study with Molecular Dynamics Simulation Physical Chemistry Chemical Physics 18 228 2016

25X Y Li S H Zhang F Q Wang Y G Guo J Liu and Q Wang Tuning the Electronic and Mechanical Properties of Penta-Graphene via Hydrogenation and Fluorination Physical Chemistry Chemical Physics 18 14191-14197 2016

26 L Zhou and G X Cao Nonlinear Anisotropic Deformation Behavior of Graphene Monolayer under Uniaxial Tension Physical Chemistry Chemical Physics 18 1657 2016

27 Y D Zhang A G Xu G C Zhang C M Zhu C D Lin Kinetic Modeling of Detonation and Effects of Negative Temperature Coefficient Combustion and Flame 173 483ndash492 2016

28 C D Lin A G Xu G C Zhang Y J Li Double-Distribution-Function Discrete Boltzmann Model for Combustion Combustion and Flame 164 137ndash151 2016

29F Lin F Du J Y Huang A Chau Y S Zhou H L Duan J X Wanglowast C Y Xiong Substrate Effect Modulates Adhesion and Proliferation of Fibroblast on Graphene Layer Colloids and Surfaces B Biointerfaces 146 785-793 2016

30Y H Zhao Z K Wu Y F Zhang and S L Bai Synergic Enhancement of Thermal Properties of Polymer Composites by Graphene Foam and Carbon Black Composites Part B 8452-58 2016

31Y H Zhao Y F Zhang S L Bai X W Yuan Carbon FibreGraphene FoamPolymer Composites with Enhanced Mechanical and Thermal Properties Composites Part B 94 102-108 2016

32 Y F Zhang Y H Zhao S L Bai X W Yuan Numerical Simulation of Thermal Conductivity of Graphene Filled Polymer Composites Composites Part B 106 324-331 2016

33Y L Xiang Y H Xue P Y Lv D D Li and H L Duan Influence of Fluid Flow on the Stability and Wetting Transition of Submerged Super Hydrophobic Surfaces Soft Matter 12 4241-4246 2016

34D D Li Y H Xue P Y Lv S L Huang H Lin and H L Duan Receding dynamics of contact lines and size-dependent adhesion on microstructured hydrophobic surfaces Soft Matter 12 4241-4246 2016

35Y H Zhao Y F Zhang and S L Bai High Thermal Conductivity of Flexible Polymer Composites Due to Synergistic Effect of Multilayer Graphene Flakes and Graphene Foam Composites Part A 85148-155 2016

36C Gao S Zhang W Kang C Wang P Zhang and X T HeValidity Boundary of Orbital-Free Molecular Dynamics Method Corresponding to Thermal Ionization of Shell Structure Physical Review B 94 205115 2016

37S Zhang S J Zhao W Kang P Zhang and X T He Link Between K Absorption Edges and Thermodynamic Properties of Warm Dense Plasmas Established by An Improved First-Principles Method Physical Review B 93 11 2016

38 X Si and G X Cao Bending Response of Single Layer MoS2 Nanotechnology 27 105701 2016

39

W L Zhang B Qiao X F Shen W Y You T W Huang X Q Yan S Z Wu C T Zhou and X T He Generation of Quasi-Monoenergetic Heavy Ion Beams Via Staged Shock Wave Acceleration Driven by Intense Laser Pulses in Near- Critical Plasmas New Journal of Physics 18 093029 2016

40Y P Lian Y P Ying S Q Tang S Lin G Wagner and W K Liu A Petrov-Galerkin Finite Element Method for the Fractional Advection-Diffusion Equation Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering 309 388-410 2016

41 D Han Y H Zhao S L Bai and W C Ping High Shielding Effectiveness of Multilayer Graphene Oxide Aerogel FilmPolymer Composites RSC Advances 6 92168 - 92174 2016

42 Z F Feng W Li C X Yu X Liu Y Liu J Liu and L B Fu Influence of the External Focusing

and the Pulse Parameters on the Propagation of Femtosecond Annular Gaussian Filaments in Air Optics Express 24(6) 6381-6390 2016

43 X L Hao Z Shu W D Li S L Hu and J Chen Quantitative Identification of Different Strong-Field Ionization Channels in the Transition Regime Optics Express 24 25250 2016

44

W Quan M H Yuan S G Yu S P Xu Y J Chen Y L Wang R P Sun Z L Xiao C Gong L Q Hua X Y Lai X J Liu and J Chen Laser Intensity Determination Using Nonadiabatic Tunneling Ionization of Atoms in Close-to-Circularly Polarized Laser Fields Optics Express 24 23248 2016

45Y R Shou H Y Lu R H Hu C LIN H Y WANG M L Zhou X T He J E Chen and X Q Yan Near-Diffraction-Limited Laser Focusing with A Near-Critical Density Plasma Lens Optics Letters 41 1 139-142 2016

46Y H Zhao Z K Wu and S L Bai Thermal Resistance Measurement of 3D Graphene Foampolymer Composite by Laser Flash Analysis International Journal of Heat and Mass Transfer 101 470ndash475 2016

47 Z Q Yuan D F Ye J Liu and L B Fu Inner-Shell Electron Effects in Strong-Field Double Ionization of Xe Physical Review A 93(6) 063409 2016

48 H D Liu and L B Fu Berry phase and quantum entanglement in Majoranarsquos stellar representation Physical Review A 94 022123 2016

49 F Q Dou H Cao J Liu and L B Fu High-fidelity Composite Adiabatic Passage in Nonlinear Two-Level Systems Physical Review A 93 043419 2016

50W F Yang H T Zhang C Lin J W Xu Z H Sheng X H Song S L Hu and J Chen Momentum Mapping of Continuum-Electron Wave-Packet Interference Physical Review A 94 043419 2016

51C Wang M Okunishi X Hao Y Ito J Chen Y Yang R R Lucchese M Zhang B Yan W D Li D Ding and K Ueda Resonanclike Enhancement in High-Order Above-Threshold Ionization of Polyatomic Moleucles Physical Review A 93 043422 2016

52 S L Hu J Chen X L Hao and W D Li Effect of Low-Energy Electron Interference on Strong-Field Molecular Ionization Physical Review A 92 023424 2016

53Y L Wang S P Xu W Quan C Gong X Y Lai S L Hu M Q Liu J Chen and X J Liu Recoil-Ion Momentum Distribution for Nonsequential Double Ionization of Xe in Intense Midinfrared Laser Fields Physical Review A 94 053412 2016

54L Zhao J W Dong H Lv T X Yang Y Lian M X Jin H F Xu and D J Ding S L Hu and J Chen Momentum Mapping of Continuum-Electron Wave-Packet Interference Physical Review A 94 053403 2016

55H Lv W L Zuo L Zhao H F Xu M X Jin D J Ding S L Hu and J Chen Comparative Study on Atomic and Molecular Rydberg-State Excitation in Strong Infrared Laser Field Physical Review A 93 033415 2016

56S Q Tang Y P Ying Y P Lian S Lin Y B Yang G Wagner and W K Liu Differential Operator Multiplication Method for Fractional Differential Equations Computational Mechanics 58(5)879-888 2016

57L Bian G Pang S Q Tang and A Arnold ALmost EXact Boundary Conditions for Transient Schrodinger-Poisson System Journal of Computational Physics 313 233-246 2016

58Y T YangJ C WangY P ShiZ L Xiao X T He S Y Chen Intermittency Caused by Compressibility A Lagrangian StudyJournal of Fluid Mechanics7862016

59 F Chen A G Xu G C Zhang Viscosity Heat Conductivity and Prandtl Number Effects in the RayleighndashTaylor Instability Frontiers of Physics 11(6) 114703 2016

60H Liu W Kang Q Zhang Y Zhang H L Duan and X T He Molecular Dynamics Simulations of Microscopic Structure of Ultra Strong Shock Waves in Dense Helium Frontiers of Physics 11(6) 115206 2016

61H L Lai A G Xu G C Zhang Y B Gan Y J Ying and S Succi Nonequilibrium Thermohydrodynamic Effects on the Rayleigh-Taylor Instability in Compressible Flows Physical Review E 94 023106 2016

62K D Xiao T W Huang L B Ju R Li S L Yang Y C Yang S Z Wu H Zhang B Qiao S C Ruan C T Zhou and X T He Energetic Electron-Bunch Generation in A Phase-Locked Longitudinal Laser Electric Field Physical Review E 93 043207 2016

63L B Ju T W Huang K D Xiao G Z Wu S L Yang R Li Y C Yang T Y Long H Zhang S Z Wu B Qiao S C Ruan and C T Zhou Controlling Multiple Filaments by Relativistic Optical Vortex Beams in Plasmas Physical Review E 94 033202 2016

64Z Xu B Qiao H X Chang W P Yao S Z Wu X Q Yan C T Zhou X G Wang and X T He Characterization of Magnetic Reconnection in the High-Energy-Density Regime Physical Review E 93 033206 2016

65 H Liu and Z L Xiao Scale-to-scale Energy Transfer in Mixing Flow Induced by the Richtmyer-Meshkov Instability Physical Review E 93 053112 2016

66T W Huang A P L Robinson C T Zhou B Qiao B Liu S C Ruan X T He and P A Norreys Characteristics of Betatron Radiation from Direct-Laser-Accelerated Electrons Physical Review E 93 063203 2016

67Q S Feng C Z Xiao Q Wang C Y Zheng Z J Liu L H Cao and X T He Fluid Nonlinear Frequency Shift of Nonlinear Ion Acoustic Waves in Multi-Ion Species Plasmas in the Small Wave Number Region Physical Review E 94 023205 2016

68C Y Zhang W Kang and J X Wang Thermal Conductance of One-Dimensional Materials Calculated with Typical Lattice Models Physical Review E 94 052131 2016

69Z G Fu Z G Wang M L Li D F Li W Kang and P Zhang Dynamic Properties of the Energy Loss of Multi-MeV Charged Particles Traveling in Two-Component Warm Dense Plasmas Physical Review E 94 063203 2016

70X T He J W Li Z F Fan L F Wang J Liu K Lan J F Wu and W H Ye A Hybrid-Drive Nonisobaric-Ignition Scheme for Inertial Confinement Fusion Physics of Plasmas 23 082706 2016

71M L Zhou X Q Yan G Mourou J A Wheeler J H Bin J Schreiber and T Tajima Proton Acceleration by Single-Cycle Laser Pulses Offers A Novel Monoenergetic and Stable Operating Regime Physics of Plasmas 23 043112 2016

72M L Zhou B Liu R H Hu Y R Shou C Lin H Y Lu Y R Lu Y Q Gu W J Ma and X Q Yan Stable Radiation Pressure Acceleration of Ions by Suppressing Transverse Rayleigh-Taylor Instability with Multiple Gaussian Pulses Physics of Plasmas 23 083109 2016

73W L Zhang B Qiao T W Huang X F Shen W Y You X Q Yan S Z Wu C T Zhou and X T He Quasi-Monoenergetic Ion Beam Acceleration by Laser-Driven Shock and Solitary Waves in Near-Critical Plasmas Physics of Plasmas 23 073118 2016

74 W P Yao B W Li C Y Zheng Z J Liu X Q Yan and B Qiao Optimization of the Combined Proton Acceleration Regime with A Target Physics of Plasmas 23 013107 2016

75 Z Li S Zhang C Wang W Kang and P Zhang First-Principles Calculations of K-shell X-ray Absorption Spectra for Warm Dense Nitrogen Physics of Plasmas 23 053304 2016

76 Z J Liu B Li X Y Hu J Xiang C Y Zheng L H Cao and L Hao The Light Diffraction Effect on Stimulated Raman Scattering Physics of Plasmas 23 022705 20156

77L F Wang W H Ye J F Wu Jie Liu W Y Zhang and X T He A Scheme for Reducing Deceleration-Phase RayleighndashTaylor Growth in Inertial Confinement Fusion Implosions Physics of Plasmas 23 052713 2016

78L F Wang W H Ye J F Wu J Liu W Y Zhang and X T He Main Drive Optimization of A High-Foot Pulse Shape in Inertial Confinement Fusion Implosions Physics of Plasmas 23 122702 2016

79J C Zhao J H Zheng L H Cao Z Q Zhao S Li Y Q Gu and J Liu Monte Carlo Simulations of Kα Source Generated by Hot Electrons-Nanobrush Target Interactions Physics of Plasma 23 093102 2016

80 Q S Feng C Y Zheng Z J Liu C Z Xiao Q wang and X T He Excitation of Nonlinear Ion Acoustic Waves in CH Plasmas Physics of Plasmas 23 082106 2016

81 C Z Xiao Z J liu C Y Zheng and X T He Competition between Stimulated Raman Acattering and Two-Plasmon Decay in Inhomogeneous Plasma Physics of Plasmas 23

022704 2016

82S Zhang H W Wang W Kang P Zhang and X T He Extended Application of Kohn-Sham First-Principles Molecular Dynamics Method with Plane Wave Approximation at High Energy-From Cold Materials to Hot Dense Plasmas Physics of Plasmas 23 042707 2016

83X Z Xiao D Terentyevc L Yu A Bakaevc Z H Jin and H L Duan Investigation of the thermo-mechanical behavior of neutron-irradiated Fe-Cr alloys by self-consistent plasticity theory Journal of Nuclear Materials 477 123ndash133 2016

84H Dong Z Li J X Wang B L Karihaloo A New Fatigue Failure Theory for Multidirectional Fiber-Reinforced Composite Laminates with Arbitrary Stacking Sequence International Journal of Fatigue 87 294ndash300 2016

85L Yu X Z Xiao L R Chen H J Chu and H L Duan A Micromechanical Model for Nano-Metallic-Multilayers with Helium Irradiation International Journal of Solids and Structures 22(4) 1-8 2016

86 Z Q Ma and Z L Xiao Turbulent Kinetic Energy Production and Flow Structures in Compressible Homogeneous Shear Flow Physics of Fluids 28 096102 2016

87 Q Q Zhang H Liu Z Q Ma and Z L Xiao Preferential Concentration of Heavy Particles in Compressible Isotropic Turbulence Physics of Fluids 28 055104 2016

88W L Zhao C Y Ding J Liu and L B Fu Directed Momentum Current of BosendashEinstein Condensate in the Presence of Spatially Modulated Nonlinear Interaction Journal of Physics B Atomic Molecular and Optical Physics 49(12) 125303 2016

89 K L Wu and H Z Tang A Direct Eulerian GRP Scheme for Spherically Symmetric General Relativistic Hydrodynamics Siam Journal on Scientific Computing 38(3) B458-B489 2016

90 Z C Hu R Li and Z H Qiao Extended Hydrodynamic Models and Multigrid Solver of a Silicon Diode Simulation Communications in Computational Physics 20(3) 551-582 2016

91L Cao X Y Hu C Y Zheng B Li J Xiang and Z J Zhan Study of Crossed-Beam Energy Transfer Process with Large Crossing Angle in Three-Dimension Laser and Particle Beams 34 270-275 2016

92H Liu D D Li Y H Xue P Y Luuml Y P Shi and H L Duan Numerical simulation of cavitating flow around a slender body with slip boundary condition Science China Physics Mechanics amp Astronomy Vol 59 No 2 624702 2016

93X Z Xiao H J Chu and H L Duan Effect of grain boundary on the mechanical behaviors of irradiated metals a review Science China Physics Mechanics amp Astronomy 59(6) 1-11 2016

94A G Xu G C Zhang Y J Ying and C Wang Complex Fields in Heterogeneous Materials under Shock Modeling Simulation and Analysis Science China Physics Mechanics amp Astronomy 59 650501 2016

95Y W Fan J Koellermeier J Li R Li and M Torrilhon Model Reduction of Kinetic Equations by Operator Projection Journal of Statistical Physics 162(2) 457-486 2016 First online 29 October 2015

96Z Jiang Z L Xiao Y P Shi and S Y Chen Constrained Large-Eddy Simulation of Turbulent Flow and Heat Transfer in A Stationary Ribbed Duct International Journal of Numerical Methods for Heat amp Fluid Flow 26 (34) 1069-1091 2016

97K D Xiao T W Huang C T Zhou B Qiao S Z Wu S C Ruan and X T He Enhanced Target Normal Sheath Acceleration of Protons from Intense Laser Interaction with A Cone-Tube Target AIP Advances 6 015303 2016

98L Bian S S Ji G Pang and S Q Tang Accurate boundary treatment for transient Schrodinger equation under polar coordinates Computers and Mathematics with Applications 71479-488 2016

99S Y Di K Zhao T Lu G Du and X Y Liu Investigating of transient responses of nanoscale transistors by deterministic solution of the time-dependent BTE Journal of Computational Electronics Vol 15 pp 770-777 2016

100 C Ye L B Fu and J Liu Spin Hall separation of ultracold atomndashmolecule mixed gases Laser Physics 26(5) 055501 2016

101C Y Xie J J Tao J Li Viscous Rayleigh-Taylor instability with and without the diffusion effect Applied Mathematics and Mechanics Applied Mathematics and Mechanics (English Edition) DOI 101007s10483-017-2169-9

102K L Wu and HZ Tang A Newton multigird method for steady-state shallow water equations with topography and dry areas Applied Mathematics and Mechanics (English Edition) 37(11)1441-1466 2016

103 X R Chen S Y Liu and S Q Tang Matching boundary conditions for a heterogeneous atomic chain Chinese Physics Letters 33(8) 080201 2016

104 Y H Guo R Li and C B Yao A Numerical Method on Eulerian Grids for Two-phase Compressible Flow Advances in Applied Mathematics and Mechanics 8(2) 187-212 2016

105 B Y Y Liu S Q Tang Heat Jet Approach for Finite Temperature Atomic Simulations of Two-Dimensional Square Lattice Multiscale and Multiphysics Mechanics 1(3)201-224 2016

106 Y C Jiang R Li and S N Wu A Second Order Time Homogenized Model for Sediment Transport SIAM Multiscale Modelling and Simulation 14(3) 965-996 2016

107 T S Zhao Q Wang and P Jena Cluster Inspired Design of High Capacity Anode for Li-Ion Batteries ACS Energy Letters 1 202-208 2016

108R H Hu H Y Lu Y R Shou C Lin H B Zhuo C E Chen and X Q Yan Brilliant GeV Electron Beam with Narrow Energy Spread Generated by A Laser Plasma Accelerator Physical Review Accelerators and Beams 19 091301 2016

109Z Gong R H Hu Y R Shou B Qiao C E Chen F R Xu X T He X Q Yan Radiation Reaction Induced Spiral Attractors in Ultra-Intense Colliding Laser Beams Matter and Radiation at Extremes accepted 2016

110张玉东许爱国张广财祝成民一个高效的离散 Boltzmann爆轰模型计算物理 33505 2016

111许爱国张广财甘延标相分离过程的离散 Boltzmann 方法研究进展力学与实践 38(4) 361-3742016

112 曹国鑫纳米流控能量吸收耗散系统力学进展 47 201707 2017published online 2016

113曹国鑫压力驱动纳米流控行为的计算模拟研究 SCIENTIA SINICA Physica Mechanica amp Astronomica （中国科学） published online 2016

发明专利1 沈智军闫伟袁光伟一种基于多维黎曼解的任意拉格朗日欧拉方法专利号

ZL2013104985370

2 卢海洋李荣凤高树超刘建波赵研英颜学庆利用飞秒激光实时测量反射镜损

伤阈值的测量装置及方法申请号 CN2016103411211公开号 CN105890878A

学术亮点 ACADEMIC HIGHLIGHTS

工作 1TiC2 a new two-dimensional sheet beyond MXenes

背景介绍锂电池因其较高的能量密度以及成熟的商业化应用一直得到人们的青睐然而

锂电池负极材料较低的储存能力阻碍了它在实际应用方面

的发展因此寻找性能更好的负极材料提高锂电池的

能量储存量及转化效率已成为材料研究领域的重要课题

成果介绍石墨烯作为负极材料具有一定的优越性

但由于锂离子吸附位点少导致能量密度较低和锂电池容

量不高我们通过计算模拟设计出一种具有良好动力学与

热学稳定性的金属 TiC2层状结构并证明在掺入锂离子前后体系能始终保持稳定与一般锂

电池负极材料相比TiC2结构具有优异的锂离子输运能力最低跃迁势垒仅为商用 TiO2 电池

的 13其开路电压与商用石墨电极相当这种优异的锂离子输运能力得益于它良好的金属

性

应用背景TiC2 材料的锂电池储存密度是商用 TiO2 电池的 3倍此研究为新型锂电池负

极材料的设计提供了借鉴并对新材料合成提供了新的拓展方向

发表期刊Nanoscale8233-242 (2016)

评价这项工作以封面文章的形式发表在 Nanoscale 上并被工学院主页应用物理与

技术研究中心主页新闻报道

工作 2Thermal exfoliation of stoichiometric single-layer silica from

the stishovite phase insight from first-principles calculations

背景介绍石墨烯的发现使得二维材料成为当前研究的热点由于二氧化硅在表面科学

中的重要意义人们开始探索低维二氧化硅结构目前实验上已经合成了具有双层结构的二

氧化硅而其他相对更薄的单层结构均为非定比当量(即硅氧比为分数)这种分数原子比例

在一定程度上降低了结构的稳定性此外实验上合成二维氧化硅结构都是通过表面生长

或氧化硅烯进行的这些方法在控制生长方面十分复杂并且容易形成不同的缺陷因此

我们希望通过非表面生长的方法合成单层的二氧化硅结构

成果介绍我们的工作从块体重硅石(Stishovite)纳

米薄膜出发通过真空加热使其自动分离成单层的二氧化

硅结构从而避免了缺陷的形成计算模拟发现该过程是由表面效应所驱动的电荷重新分

布导致的通过声子谱及分子动力学模拟我们证明了由重硅石纳米薄膜所分离得到的单层

二氧化硅可以稳定存在能量与重硅石相当属于热力学亚稳相力学性质计算表明该结

构具有各向异性的弹性模量且在轴向上具有负泊松比可以作为拉胀材料此外电子结构

表明该结构具有 72eV 的带隙是一种良好的绝缘体其带隙也可随外加电场进行调控可

作为介电材料

科学意义及应用背景与传统机械剥离不同此研究通过计算模拟证明热剥离可以作为

一种新型制备二维材料的方法此研究所预测的二氧化硅可以应用于力学器件及介电材

料等该工作中对材料设计与合成的思想可为惯性约束核聚变中与材料相关的基础科学问题

提供一些借鉴

发表期刊Nanoscale810598(2016) (Cover)

工作 3 Tuning the electronic and mechanical properties of penta-

graphene via hydrogenation and fluorination

背景介绍石墨烯的成功制备使得具有原子层厚度的二维材料成为研究热点基于第一

性原理方法预测出的新型二维碳结构mdash五边形石墨烯具有很多优于石墨烯的性质具有非常

广阔应用前景石墨烯材料零带隙的特性限制了其在半导

体电子器件中的应用因此人们对石墨烯电学及其他性质

的调控手段进行了大量研究以拓宽其应用范围研究表

明通过表面化学修饰可以有效调控石墨烯的电学磁学

以及力学性质实现金属到半导体非磁到磁性材料的转

变五边形石墨烯作为石墨烯类似物表面修饰极有可能

对其性质也有调控作用因此研究表面修饰对五边形石墨烯性能调控具有非常高的理论及

实际意义

成果介绍通过第一性原理计算我们系统研究了氢化及氟化对五边形石墨烯性质的影响

主要结论如下(1)由于结构本身具有褶皱五边形石墨烯氢化及氟化时的吸附能高于进行同

样化学修饰的石墨烯分子动力学模拟表明氢化及氟化五边形石墨烯可在室温时稳定存在

并且可承受 1000 K 的高温声子谱计算结果无虚频说明氢化及氟化五边形石墨烯的动力学

稳定性以上结果表明对五边形石墨烯进行表面吸附是理论可行的(2)氢化（氟化）五边形

石墨烯准直接带隙的特性虽未改变但其带隙值由未修饰时的 325 eV 变为

535(478)eV杨氏模量由 2638 GPanm 变为 2055(2391)GPanm实现了五边形

石墨烯电学及力学性质的调控

科学意义及应用背景此研究表明表面化学修饰可对五边形石墨烯的性质进行有效调控

有利于实现五边形石墨烯在更多领域的应用氢化及氟化五边形石墨烯密度小并且有较大带

隙具有替代氧化锌作为场效应晶体管介电层材料的潜质

发表期刊Physical Chemistry Chemical Physics1814191-14197(2016)

工作 4 Like Charges Attract

背景介绍超卤素(superhalogen)是指电子亲和能(electron affinity EA)比卤素原子

(氟(F)氯(Cl)溴(Br)碘(I)和砹(At))的 EA(30-36 eV)更高的一类基团或分子与卤素

元素相比超卤素表现出电负性更大结构更丰富性质更新颖等特征在过去的 30多年

的时间里人们的注意力主要集中在设计与合成新型的超卤素方面而由超卤素和类似材料

所引发的更深刻的物理机理还尚未被人们完全地发现和认知因此我们希望通过超卤素材

料构建出之前单独原子所不具有的性质电磁场产生的库伦力在宏观世界中起到主导的作用

之后虽然人们发现在原子核力与库伦力共同作用的体系下系统有可能显现出同种电荷相互

吸引的情况但这只能在极其苛刻的条件下才能观察到那么是否有可能在常温常压下就观

测到同种电荷相互吸引的现象呢

成果介绍我们知道单独的静电作用不止是电荷-电荷 charge-charge 作用还有电

偶极 dipole-dipole电四极等高阶的作用在正常情况下电荷-电荷作用是主导作用

而电偶极等更高阶的只作为小量部分可以忽略那么为了ldquo打破库伦定律rdquo我们需要设计一

种材料使其电偶极作用大于电荷作用（在某一作用范围区间）传统的材料由于电偶极作

用远小于电荷作用所以一直没有发现这种现象而超卤素由于其电荷极其离域所以可

能在特定的体系中表现出电偶极作用能够与电荷作用相互竞争的关系由于超卤素是稳定的-

1价团簇所以满足了电荷这个需求我们只要找到一个结构非对称的并且自身极化强度

很强的团簇结构就有可能实现这种相互竞争通过Wade-Mingos规则我们发现 B12I9-属

于这类特殊的团簇我们给出了纯物理解析模型模拟了在两个 B12I9-团簇中电偶极和电荷相

互竞争的关系发现该体系中在一定距离范围内电偶极作用强于负电荷间的库伦作用之

后我们用了高精度的第一性原理计算验证了这个猜想发现计算模拟的结果和纯物理模型的

结果符合非常良好

科学意义两个带负电的体系可以相互吸引么ldquoLike Charges Attractrdquo 众所周知

从 16 世纪的库伦定律开始同种电荷相互排斥不同电荷相互吸引而不论是万有引力

还是之后麦克斯韦方程电磁场产生的库伦力始终在宏观世界中起主导作用虽然人们发现

在有原子核力与库伦力共同作用的体系下系统有可能显现出同种电荷相互吸引的情况但

这只能在极其苛刻的条件下才能观察到我们通过理论模拟发现在常温常压下有可能观测到

的同种电荷相互吸引的现象令人欣喜的是结合后的总产物 B24I18-团簇在实验上在之前已

经被ldquoWarneke JetalCollision-induced gas-phase reactions of perhalogenated

closo-dodecaborate clusters - a comparative study Phy Chem Chem Phys

2011 13 (13) 5712-5721rdquo所发现从而更加能佐证我们的理论预测正确性

发表期刊 The Journal of Physical Chemistry Letter72689ndash2695 (2016)

工作5（大标题）半导体器件中的载流子输运是一种重要的等离子输运的情形其粒子浓度高温度低器

件尺寸小多种类型的散射不可忽略这些特点导致这类器件的模拟具有很大挑战性我们研究了一种结合量子力学和半经典统计力学的混合模型即玻尔兹曼混合的多子带玻尔兹曼方程提出了一种高效的非分裂高阶的保正流量守恒格式应用这种方法我们研究了纳米尺

度的场效应晶体管的对小信号输入的弛豫时间

这是我们模拟的一个 UTBBMOSFET的示意图在图中的右上角我们标识了输入的小信号特征

在这个图中我们给出了电流随着时间的变换从中可以观察到弛豫时间不同的颜色对应着不同的栅长器件左边的图对应的是弹道输运的情形右边的图对应的是散射下的情形对比两个图我们发现即使在纳米尺度下散射仍然是不可忽略的它在减小了电流同时也缩短了弛豫时间我们的研究结果对于纳米器件的设计具有重要的指导意义发表在Journal of Computational Electronics

工作 6可压缩物理机制研究

在磁流体湍流和可压缩湍流的研究中获得一系列重要进展完成可压缩磁流体湍流的高

精度混合格式和直接数值模拟在光滑区域采用紧致格式而在激波区域采用 WENO格式准

确模拟流场构建了 512 立方 Mt=06 的高精度可压缩磁流体湍流数据库研究和磁能和动

能的级串行为发现可压缩湍流磁场和动能级串均存在惯性区而磁能和动能的相互转换不

具有尺度的不变性在此基础上研究了动能和磁能的级串均具有局部性利用 Lagrange 方

法研究了可压缩性对湍流间歇性和标度的影响给出壁湍流新的结构识别法开展了可压缩

湍流与粒子的相互作用机理的研究首先将湍流结构信息引入奇异标度指数模型中通过零

点穿越法研究了标量湍流中间歇性与湍流结构关联指出具有单一零穿越点的结构具有最强

的间歇性

工作 7等离子体光纤中电子加速机制研究[PhysRevE 93043207(2016)]

研究超短超超强激光入射中空等离子体光纤产生高品质电子束物理过程结合理论解释了激光传输和高能电子加速机制获得了调制激光相位和电子加速相位之间的关联

工作 8 mdash锥管状结构靶增益激光质子加速的研究[AIP Adv 6 015303 (2016)]

激光加速的高能质子束具有高能量小散角和高流强等特点被广泛应用于质子照相肿瘤治疗和离子快点火等方面迄今为止实验上得到的最高质子加速能量为 85MeV依然未突破 100MeV如何提高质子加速能量是本领域研究热点我们结合等离子体光纤中电

mdash子加速机制的研究结果提出采用锥管状结构靶提高质子能量的物理方案模拟结果表明由锥－管状结构靶加速的质子截止能量比平面靶高 2倍多激光质子能量转化效率也有明显提高

工作 9激光直接加速电子在等离子体通道中的辐射特征研究[PhysRevE93 063203(2016)]

激光驱动辐射光源的研究发展非常迅速相比于传统加速器产生的辐射光源激光驱动的

辐射光源具有多种潜在优势如尺寸小造价低廉辐射脉冲短且光子能量从远紫外到伽

马射线波段可调等这对未来实现台面型同步辐射装置具有重要意义目前基于激光驱动电

子加速产生同步辐射光源的研究主要有两种机制一是激光尾波场加速二是激光直接加速

机制而在激光直接加速机制下更易产生高能量高电荷量的电子束这使得该机制在产生

高能量高亮度的辐射光源上具有重要前景我们与英国卢瑟福实验室的 Robinson 博士和

Norreys 教授合作首次从理论上解析地给出了激光直接加速电子在等离子体通道中的加速

特征及辐射特征获得了电子加速及辐射特征与激光电场强度等离子体参数的非线性依赖

关系为实验上产生 X射线到伽马射线提供了激光调控参数

工作 10带有角动量的激光在低密度等离子体中的成丝控制研究[PhysRevE 94033202(2016)]

激光在等离子体中的长距离传输过程受到各种非线性不稳定性的影响通过引入带有角

动量的激光（LG）我们的理论和模拟表明LG 激光不仅能够延迟激光自聚焦的传输距离

其激光成丝模式成丝数目均可得到有效控制同时其激光能量主要集中在激光环的成丝束

上

工作 11液体的表面张力以及液固接触角是否存在尺度效应

通过设计新的数值实验方法解决了纳米流控学长期存在一个基本争论ldquo液体的表面张力

以及液固接触角是否具有尺度效应rdquo指出宏观条件下得出的 Young-Laplace 方程在微观

尺度下仍然有效液体的表面张力和液固接触角并不随液面尺度的减小而改变进一步发展

了测量液固接触角的新方法显著降低了传统方法中的测量误差和人为因素的影响本研究

工作刚发表在 Scientific Reports（2016623936）所提出的测试新方法已经申请了科

学发明专利（评阅专家指出ldquo我们的工作首次研究了微纳米条件下温度电解质离子和孔

形状对液体表面张力的影响rdquo）

20 30 40 50 60 70 8040

45

50

55

60

65

70

75

80

压强 MPa

表面张力

mN

ma=13 nma=17 nma=24 nma=27 nm626mNm

(a)

260 280 300 320 340 36045

50

55

60

65

70

75

80

85

温度 K

表面张力

mN

m

NaCl (Exp) 文献[84]NaCl (MD) 文献[64]Water (Exp) 文献 [85]Water (MD) 文献[83]Water (MD) 文献[64]

(b)

图 1根据液池-中心孔板模型通过MD 模拟获得的不同微孔尺度和液池压强下的纳米尺

度液体的表面张力（a）常温下液体水（b）不同温度下液体水和 KCl溶液

工作 12杨越课题组定量化分析壁流动转捩中的涡重联

近日来自北京大学工学院杨越课题组的科研成果ldquoVortex reconnection in the late

transition in channel flowrdquo（槽道流转捩后期中的涡重联）发表于流体力学顶尖期刊

《Journal of Fluid Mechanics》的 Rapids专栏该专栏旨在快速发表流体力学领域中的

高影响力短篇论文

涡重联指涡线或涡面的拓扑结构通过切割或粘合在流动演化中发生改变的过程该过程

所导致的尺度级串是由层流向湍流转捩中的关键步骤尽管涡重联现象在涡环正碰等理想流

动中曾有所报道但由于目前流体力学中缺乏对于演化中的涡结构的准确表征方法涡重联

在实际剪切流中的物理机制与重要性仍存在争议

基于槽道流转捩的拉格朗日研究框架本研究首次呈现了剪切流中涡重联现象的定量化

分析结果借助近年来发展的涡面场方法可由涡面最小间距与涡通量变化的发生时间精确

确定涡重联位置与时间并揭示多类涡线重联机制（见下图）此外研究发现转捩中的壁面

摩擦阻力系数由重联时刻开始剧烈增长而其原因在于涡线的快速重联可产生与平均流动相

反的诱导速度该研究展示了涡重联现象在壁流动转捩中的重要性及涡面场方法在转捩研

究中的应用前景

该文章的通讯作者杨越为北京大学工学院力学与工程科学系与应用物理与技术研究中心

特聘研究员文章第一作者赵耀民为工学院 2011 级博士研究生该研究项目获国家自然科

学基金与中组部青年千人计划资助近期杨越研究员亦获得美国斯坦福大学湍流研究中心暑

期项 Fellowship资助拟通过国际合作将涡面场方法应用于更大规模边界层转捩的直接数

值模拟数据分析及建模

工作 13提出了球对称广义相对论流体力学方程组的二阶精度的直接 Euler 型广义

Riemann 格式

天体物理等领域都会涉及需要考虑相对论效应的流体力学问题描述相对论流体运动的方

程非常复杂不可能解析求解数值模拟是当前 RHD 的主要研究手段相比于非相对论情形

相对论流体力学方程组的非线性性更强原始变量和通量均不能由守恒变量显式地表示这

些使得相对论流体力学方程组的理论分析及保物理约束(静止质量密度和压力为正速度小于

光速)格式的研究变得非常困难

我们利用 Riemann 不变量和 Rankine-Hugoniot跳跃条件解析分辨广义Riemann 问

题(GRP)的左右非线性波得到解的时间偏导数(沿时间方向趋于初始间断时)的极限值并提

出球对称时空广义RHD 方程组的二阶精度直接 Euler型GRP格式基于 GRP格式得到的近

似能动张量设计了球对称度规所满足 Einstein 场方程的一种二阶离散

工作 14考虑河床地形和干区域的稳态浅水方程的牛顿多重网格法

发展了考虑河床地形和干区域的一维和二维的稳态浅水方程组的牛顿多重网格方法由

well-balanced 的有限体积离散化得到的非线性方程组的迭代求解包含采用 Newton 方法作

为的外迭代和使用块对称 Gauss Seidel磨光子的几何多重网格方法作为的内迭代提出的

牛顿多重网格方法利用局部残量正则化牛顿迭代的雅可比矩阵并能处理具有湿干过渡的定

常问题几个数值实验证明了所提出的方法的效率鲁棒性和 well-balanced 性质详细讨

论了牛顿多重网格法的收敛特性与迭代矩阵的特征值的分布之间的关系

学术活动EVENTS

序号类型时间地点内容交流者1 学术会议 2016117 工学院 1号楼 210 重点实验室 2015 年终总结暨学术交流会2 学术报告 2016314 工学院 1号楼 210 英国贝尔法斯特女王大学 Dr

Satyabrata Kar 作报告3 学术报告 2016322 工学院 1号楼 210 北京应用物理与计算数学研究所张华副研

究员作报告4 学术报告 2016331 工学院 1号楼 210 美国通用原子技术公司的高级研究员卫明

生老师作报告5 项目验收会议

2016415 王克桢楼 1503 北京大学高性能计算集群采购项目设备验收评审会

6 学术报告 2016426 工学院 1号楼 210 北京大学物理学院李博特聘研究员作报告7 学术报告 2016517 工学院 1号楼 210 中国工程物理研究院电子工程研究所梁力

助理研究员8 学术报告 2016525 工学院 1号楼 210 上海光机所强场激光物理国家实验室沈百

飞研究员作报告9 学术会议 2016614 工学院 1号楼 210 重点实验室学术委员会amp管理委员会会议10

学术报告 2016721 工学院 1号楼 210 德国 Juumllich 超级计算中心 Paul Gibbon研究员作报告

11

学术报告 2016722 中关新园 40222 法国洛林大学 Xavier Antoine 教授作报告

12

国际会议 2016923-26

中国南方科技大学（深圳）

主办ldquo第三届高能量密度物理国际会议rdquo来自美英德法意西葡日澳捷克等国的二十余位著名学者以及国内一百四十余位专家学者和学生共同参会

13

学术报告 2016118 工学院 1号楼 210 实验室博士研究生刘浩潘凯强作报告14

学术报告 20161114 工学院 1号楼 210 韩国蔚山国立科技大学 Jun Hee Lee 教授作报告

15

学术报告 20161122 工学院 1号楼 210 实验室博士研究生刘白伊郦冯清松作报告

16

学术报告 20161129 工学院 1号楼 210 实验室博士研究生肖轲迪作报告17

学术报告 2016128 工学院 1号楼 210 实验室贺贤土院士作报告18

学术报告 20161213 工学院 1号楼 210 实验室博士研究生张西通张靖作报告

19

学术报告 20161220 工学院 1号楼 210 实验室博士研究生许铮徐新荣作报告20

学术报告 20161227 工学院 1号楼 210 实验室博士研究生常恒心张玉雪作报告

AWARDS--2016 年度教师部分获奖情况

序号奖项获奖者1 教育部 2016 年度高等学校科学研究优秀成果奖mdashmdash自然科学

一等奖段慧玲王建祥

2 亚洲计算材料协会杰出研究成果奖王前3 美国机械工程师协会 The Lloyd Hamilton Donnell Applied

Mechanics Reviews Paper Award段慧玲

4 科技部中青年科技创新领军人才段慧玲5 第十四届中国青年科技奖段慧玲6 国际华人计算力学协会 ICACM Fellow Award 唐少强7 北京市师德先锋唐少强8 在第一届轨道交通健康监测国际研讨会上论文 rdquoExcitation

and Reception of SH0 waves by using face-shear piezoelectric ceramicsrdquo被评为最佳论文一等奖（Meritorious Paper Award唯一）

李法新

9 入选 2016 年度国家杰出青年科学基金张平10 入选第二批国家ldquo万人计划rdquo领军人才李若张平

陈军11 入选全国首批ldquo博士后创新人才支持计划rdquo（简称ldquo博新计

划rdquo）张顺洪

12 入选北京大学 2016 年度博雅博士后项目刘罗勤13 北京大学优秀博士学位论文荣誉张顺洪14 北京大学工学院第二届研究生ldquo学术十杰rdquo 肖厦子15 IFSA协同创新中心博士生奖学金一等奖潘凯强肖轲

迪张珅16 IFSA协同创新中心博士生奖学金二等奖刘浩等 9 名博

士研究生

部分奖状

发展规划FUTURE DEVELOPMENT

北京大学应用物理与技术研究中心经过多年的发展现在已经获批ldquo高能量密度物理数

值模拟教育部重点实验室rdquo近期将申请验收同时正在与上海交通大学联合申请国家

ldquo2011 计划rdquo的ldquoIFSA协同创新中心rdquo北京大学基于中心良好的人才引进机制和队伍建设条件具有良好的学生资源和广泛的

校内合作群体

目录 CONTENTS（页码待定）

ABOUT CAPT 中心简介 01-02

PEOPLE 人员情况 09-09

TALENT CULTIVATION 人才培养 09-09

ACADEMIC ACHIEVEMENTS 学术成果 09-09

EVENTS 学术活动 09-09

FUTURE DEVELOPMENT 发展建设 09-09































































Mathematics









人员情况 PEOPLE







年份 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

人数 23 25 31 35 41 43 51 58 58 59

2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 20160

10

20

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23 2531

3541 43

5158 58 59


人数



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人员情况 PEOPLE







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人数 23 25 31 35 41 43 51 58 58 59

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人员情况 PEOPLE







年份 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

人数 23 25 31 35 41 43 51 58 58 59

2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 20160

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校内合作群体

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