金属氧化物表面相结构的第一性原理研究

金属氧化物被广泛应用于化学催化、材料表面防护、表面改性及加工、光电器件、高功率电子器件和大规模集成电路的生产与热管理、燃料电池及能量转化材料等；这些应用都与金属氧化物的表面行为有关, 理解这些氧化物的表面行为需要在原子尺度和量子力学的基础上对它们微观结构和特性全面了解。本课题旨在运用第一性原理密度泛函理论和第一性原理分子动力学研究金属氧化物表面的微结构. 以热力学理论作为连结微观与宏观的桥梁, 从原子尺度上考虑实际环境如温度和压强(例如氧分压)对表面结构与表面化学反应特性的影响，并从微观上研究一些可能的表面化学反应过程。这些研究包括: 一些金属氧化物表面相图的计算, 这些表面相的原子弛豫特性, 表面软模振动对表面可能的原子中断构型和表面重构的影响, 同一金属氧化物的不同表面相对一些分子(如氧分子和水分子)的吸附和解离过程的影响。本研究对基础理论科学和实际应用都具有重要的意义。