北京大学化学与分子工程学院理论化学研究所蒋鸿

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蒋鸿  博士     特聘研究员     专业：理论与计算化学   研究方向：过渡和稀土元素材料的理论化学方法发展和应用研究     办公室：化学楼B区209室   电话：010-62765970   传真：010-62751708   电子信箱： h.jiang@pku.edu.cn   研究组主页：/jianghgroup

学术简历:

1994.9 - 1998.7: 北京大学化学学院,学士，导师：赵新生教授
1998.9 - 2003.7: 北京大学化学学院,博士，导师：赵新生教授
2001.2 - 2004.8: 美国杜克大学化学系和物理系,研究助理，导师：Weitao Yang（杨伟涛）和Harold Baranger教授
2004.10 - 2006.9：德国法兰克福大学，博士后，导师：Eberhard Engel教授
2006.10 - 2008.11：德国柏林Fritz-Haber研究所，博士后，导师：Matthias Scheffler教授
2008.12 - 至今: 北京大学化学学院理论与计算化学研究员

研究领域和兴趣:

基于量子力学基本方程特别是密度泛函理论的从头计算材料科学已经广泛应用到材料科学研究的各个领域，不仅作为实验研究的辅助用来分析和解释已有实验数据，并且日益被人们用来设计和预测实验。但是，对包含过渡金属和镧系锕系元素的各种无机和金属有机材料（简称为d/f电子材料）的从头计算理论处理目前仍是一个严峻的挑战。 d/f电子体系的主要特点是存在着高度局域化的开壳层d或f轨道，同时局域的d或f态电子和离域态电子之间存在很强的相互作用，在化学上表现出多价态的特征，导致非常复杂的物理化学性质。现有的从头计算方法，特别是目前广泛使用的局域密度近似（LDA）和广义梯度近似（GGA）对d/f电子系统的描述，由于严重的自相互作用误差，存在很多根本性的问题。而对于材料的激发态性质，LDA/GGA方法面临的问题则更为严重。发展能准确描述d/f电子系统基态和激发态性质的新方法是当前电子结构理论研究最为活跃的前沿领域之一。本课题组的主题是发展新的针对d/f电子材料的理论方法和计算程序，并将其应用于具有重要基础研究意义和实用价值的新材料的研究。具体的研究兴趣包括：

• GW方法
• 密度泛函理论方法，包括LDA+U,constrained-DFT，adiabatic     connection fluctuation dissipation (ACFD)关联能泛函等
• 含时密度泛函理论的发展对其d/f电子材料的应用
• 镶嵌团簇模型
• 稀土发光材料
• 稀土单分子磁体
• 过渡和稀土元素氧化物的表面化学
  

代表性论文

• Hong Jiang, Ricardo I. Gómez-Abal, Patrick Rinke, and Matthias Scheffler, The     f-electron challenge: localized and itinerant states in lanthanide oxides     united by GW@LDA+U. Submitted to Phys. Rev. Lett. (2008).
• Hong Jiang and Eberhard     Engel, Random-phase-approximation-based correlation energy     functionals: Benchmark results for atoms J. Chem. Phys. 127,     184108 (2007)
• Hong Jiang and Eberhard     Engel, Kohn-Sham Perturbation Theory: Simple Solution to     Variational Instability of Second Order Correlation Energy     Functional , J.     Chem. Phys. 125, 184108 (2006).
• Hong Jiang and Eberhard     Engel, Second Order Kohn-Sham Perturbation Theory: Correlation     Potential for Atoms in a Cavity, J.     Chem. Phys. 123, 224102 (2005)
• Hong Jiang, Weitao Yang, Conjugate-gradient     optimization method for orbital-free density functional calculations, J.     Chem. Phys. 121, 2030 (2004).
• Hong Jiang, Harold U. Baranger and     Weitao Yang, Spin and Conductance-Peak-Spacing Distributions in     Large Quantum Dots:A Density Functional Theory Study, Phy.     Rev. Lett. 90, 026806 (2003)
• Hong Jiang, Xin Sheng Zhao, New     propagators for quantum-classical molecular dynamics simulations J. Chem.     Phys. 113,930(2000)
  

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2018自然科学基金项目-针对分子磁性材料的第一性原理方法发展与理论研究
批准号        21873005        学科分类        ( )
负责人        蒋鸿        职称                单位名称        北京大学
资助金额        66万元        项目类别        面上项目        起止年月        2019年01月01日 至 2022年12月31日

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钠超离子导体是开发具有高安全系数、低成本的全固态锂电池的关键。在已得到开发的钠超离子导体中，反钙钛矿型离子导体凭借其较高的结构容忍度和较好的成形性，受到了广泛关注。近日，华中科技大学谢佳教授和北京大学蒋鸿研究员课题组合作在Journal of the American Chemical Society上发表了题为“Rotational Cluster Anion Enabling Superionic Conductivity in Sodium-Rich Antiperovskite Na3OBH4”的文章。作者用Na2O和NaBH4进行固态反应，成功地合成了具有立方反钙钛矿结构的Na3OBH4。Na3OBH4在室温下的离子电导率为4.4 × 10−3 S cm−1，离子迁移活化能为0.25eV。值得一提的是，和现存的反钙钛矿体系Na3OX(X = Cl, Br, I)相比，离子电导率要高出四个数量级，这一提高不仅归因于Na3OBH4特殊的立方反钙钛矿晶体结构，还由于BH4阴离子团的旋转性。密度泛函理论计算表明，BH4阴离子具有非常低的旋转势垒，BH4旋转显著降低了Na离子迁移势垒。该工作加深了对反钙钛矿结构固体电解质的理解，明确了阴离子团在超离子导体中的重要意义。

文献链接：Rotational Cluster Anion Enabling Superionic Conductivity in Sodium-Rich Antiperovskite Na3OBH4（J. Am. Chem. Soc.，2019，DOI : 10.1021/jacs.9b01746）