随着全球科技竞争的日益激烈，新材料作为科技创新的重要基础，已成为各国竞相争夺的战略高地。在这一背景下，材料基因工程与计算材料学作为材料科学的前沿技术，对于国家科技进步、经济发展及战略安全具有重要意义。
新型功能材料计算与模拟是材料科学、计算机科学和应用数学的交叉学科，它通过计算机模拟和计算方法来研究材料的性能和行为。这种技术的突破将极大地提高材料研发的效率和准确性，为新材料的设计和优化提供重要支持。因此，新型功能材料计算与模拟对于提升国家科技创新能力具有重要意义。
一、主要研究方向和研究内容
理论计算模拟既可以通过计算机模拟快速的筛选具有特定性能的材料，也可以从微观角度为材料的特异性能提出理论解释。理论模拟计算能够大大加快具有高性能材料的设计和开发。通过第一性原理，即按照原子核与电子的相互作用及运动规律，通过量子力学原理，经过一些近似处理后求解薛定谔方程的算法。薛定谔方程是以物质粒子的波粒二象性为前题的，能够通过物质波的特征得到它的波动方程，进而得到二阶的偏微分表达式，由此来表示微观粒子和整体之间的作用。因此，波函数的形式及相应能量就能通过解方程来得到，从而明白微观系统的性质。然而，波动方程不能直接推出研究体系的电子结构和体系的能量，为此，引入一些近似处理，包括加电子近似、绝热近似、单电子近似，帮助求解薛定谔方程。
新型功能材料理论模拟主要从事半导体磁性、光学性能、半导体带隙的调控等方面的研究工作；金属氧化物和二维材料对气体小分子如瓦斯气体（CH4、CO、H2S）、氮气及氮氧化物（N2、NO、NO2）吸附与催化转化、钠电典型正极材料综合计算筛选设计等方面模拟计算研究工作。具体如下：
（一）稀磁半导体材料开发：以筛选和预测具有室温铁磁性、高可见光利用效率的材料模型为主旨，以计算为主实验为辅从微观角度探究室温铁磁性产生局部磁矩的耦合机制，有效调控策略和能带杂质能级与基体的相互作用等机理，为相关实验工作提供理论依据。
（二）气敏材料研究：主要以金属氧化物、过渡金属二硫/Se化物、类石墨烯二维材料为主要研究对象，开发设计对瓦斯气体、氮气及氮氧化物具有高选择性和高敏感性的气敏材料。围绕气敏性能、小分子催化性能等前沿应用，开展成分与性能、结构与性能等构效关系的设计与预测，从热力学方面探究材料在相关方面应用的可能性，从动力学方面研究其在相关方面应用的效率问题，筛选出了具有优异瓦斯气体敏感性能的氧化物半导体材料，并探讨其敏感机理。
（三）小分子的催化转化：主要围绕固氮反应和二氧化碳、甲烷转化为C1化合物、电池电极材料等前沿问题，寻求具有高效催化活性、高选择性和转化活性的二维基材料，从理论角度探究相关材料高活性、选择性和稳定性，并梳理总结探索配位关系对催化活性的影响，提出设计和开发高效催化材料有效策略。
（四）钠电典型正极材料计算设计：主要围绕层状O3相材料NFM体系开展共掺杂竞争效应的研究工作，探究不同掺杂元素（例：电子构型）对掺杂基质之间的相互作用、体相结构、性能等的影响；探究不同离子导体的包裹效果，评估NFM材料的性能变化。
二、科研队伍规模和结构
目前，科研队伍有专职研究人员 9 名。其中，教授 6 名，副教授 3 名，所占比例分别为 66.67%、33.33%；具有博士学位者 8 人。
