“碳中和”是我国明确的战略需求，也是世界范围内的热点和难点问题，电化学是实现“碳中和”的关键技术。但是由于电化学反应环境的复杂性，并且多场耦合。现有实验方法，无法精确解析材料的微观结构、反应分子机制以及结构和性能的构效关系。基于量子化学计算的多尺度模拟方法，为上述研究提供了一种新的解决方案。在本报告中，报告人将汇报近年来针对上述问题，发展的几种电化学模拟关键技术，包括巨正则电子化学势系综（用于模拟电压）、基于反应力场的机器学习催化预测模型（用于预测催化剂性能）、量子力学与反应力成耦合的HAIRs模拟方法（用于模拟电池界面反应）。以及这些方法在两类电化学反应中的应用：1. 二氧化碳电还原的反应机理研究和催化材料设计；2. 电池固体电解质界面的初始反应和动态演化模拟。上述研究，为以“碳利用”为目标的二氧化碳电还原和“碳减排”为目标的高能量密度电池的开发，提供了理论基础。

　　程涛，2007年至2012年于上海交通大学获得学士、硕士和博士学位，合作导师为孙淮教授。2012年至2015年在美国加州理工学院从事博士后研究，合作导师为William A Goddard III教授（美国科学院院士、国际量子分子科学院院士）。2015年至2018年在美国光合成联合研究中心（加州理工分部）任研究科学家。2018年11月加入苏州大学功能纳米与软物质研究院，被聘为教授。近五年来，主要从事理论化学与能源催化交叉领域的理论研究，即开发理论模拟计算方法并将其应用于能源相关的重要电化学反应，其中包括反应机理研究、材料性质预测和先进功能材料的设计。主要研究领域为：二氧化碳电还原和高能量密度电池的多尺度理论模拟。迄今为止共发表SCI论文90余篇，引用4000余次。部分文章发表在Science，Nat. Cata.，Nat. Chem.，Proc. Natl. Acad. Sci. USA，J. Am. Chem. Soc.，Energy Environ. Sci.等。目前主持国家自然科学基金面上项目（1项）、青年项目（1项）、江苏省自然科学基金（1项）、江苏省“特聘教授”、以及江苏省“六大人才高峰”等科研项目。

　　科学领域中的分子、蛋白质、抗体、晶体等物质以及宏观物理世界中不同形状的物体，均具有特定的空间几何结构，构成了一类重要的数据形态——几何图。与社交网络中的拓扑图不同，几何图中的节点占据了一定的空间位置，需要满足某些内蕴的物理性质，比如对称性，导致传统的图神经网络难以处理几何图。近年来，等变图神经网络由于有效嵌入了对称性，具有良好的解释性、泛化性和通用性，在分子系统表示上得到了广泛应用。本报告将梳理等变图神经网络的发展概况，并且介绍课题组近期在分子动力学模拟、分子结构表示学习、小分子生成、抗体设计与优化、多物体交互等重要科学任务上的应用情况。

　　黄文炳，中国人民大学高瓴人工智能学院助理教授、博导。曾在清华大学产业研究院担任助理研究员，腾讯AI Lab担任高级研究员。研究方向包括几何机器学习理论方法、几何机器学习在机器人感知与决策任务上的应用、科学知识嵌入的机器学习等。尤其在图神经网络GNN方面，做出了若干代表性工作：提出了训练深度图神经网络的方法DropEdge，获得了国内外同行一定的关注，被集成到若干公开图学习平台（如PyG）；提出了面向大规模图的图神经网络高效训练方法AS-GCN，成功应用到腾讯亿级社交网络的风控业务。曾获 NeurIPS Open Catalyst 竞赛冠军、国际会议IROS机器人比赛冠军、腾讯犀牛鸟专项研究卓越奖、NeurIPS Outstanding Reviewer等奖项。

　　纳米机电器件顾名思义，是具有机械运动自由度的纳米电子器件。基于纳米机电器件的精密测量研究则涵盖并交叉了凝聚态物理、新型信息材料、精密测量、信号传感、微纳加工、纳米力学、电子器件、机械力学、传感器技术等诸多研究方向，属于高度学科交叉的科学领域。

　　特别有趣的是，纳米机电器件同时也构成了微纳世界的各种乐器，能够演奏出独特的音乐之声。如同宏观世界中的乐器各有各的特色，这类微纳器件在研究低维及纳米尺度的物理现象中，也展现有一些独到的潜力和优势，例如研究纳米材料中的力学各项异性效应、纳米尺度上的力学非线性效应，以及低维体系中的独特相变过程等。在这些工作中，通过精密测量低维纳米材料的机械振动—也就是仔细倾听这些乐器所奏出的音乐之声—能够帮助研究者们观察到一些原来不容易被测量的现象，进而探索新的低维物理过程和材料体系，带来新的科学发现。

　　王曾晖博士本科毕业于复旦大学物理系。在美国西雅图华盛顿大学物理系获得博士学位后，先后在美国康奈尔大学和凯斯西储大学开展科研工作。2016年入选国家青年人才计划，目前就职于电子科技大学。

　　王曾晖教授长期从事低维机电器件及相关的精密测量物理研究，累计在Science, Nature Physics等期刊上发表相关论文30余篇。目前担任《中国科学：信息科学》编委会成员及青年编委，《物理学报》和Chinese Physics B的青年编辑工作组成员，中国仪器仪表学会微纳器件与系统技术分会理事，以及多个IEEE国际会议的技术委员会成员，当选2023 IEEE Distinguished Lecturer（杰出学术报告人）。主持自然基金原创探索项目，联合基金重点项目，国家重点研发计划项目等。

　　2.探究具有SU(2) 对称性的2+1 D 量子系统表面临界行为的数值工作

　　4.关于具有O(2) 对称性的2+1 D量子系统的场论描述及重整化群分析

　　宋洪皓，2020年本科毕业于郑州大学。2020年至今，中国科学院大学卡弗里理论科学研究所博士在读。研究兴趣主要集中在相变与临界现象。

　　二维烯是六角形蜂巢结构的单原子层单质二维材料，其结构与石墨烯类似，因其二维结构特性和新奇的物理性质，近年来成为低维体系研究的热点。而有关其大规模高质量制备、表面功能化、能带电子结构调控，光电性质和应用开发等方面的实验探索还处于初期研究阶段。本报告将介绍近些年我们利用分子束外延生长和大规模化学方法制备二维烯及二维烯衍生材料的一些经验。利用分子束外延生长制备方法，我们分别在金属和半导体衬底上获得了大面积高质量具有半导体电子结构、狄拉克费米子特征、电子平带结构的外延二维烯材料。利用低温扫描隧道显微镜量子磁性、几何图神经网络、电池固体电解质界面、低维微机电器件 本周物理讲座、球差校正透射电子显微镜和原位低温拉曼光谱，我们确定了各种二维烯的二维晶体结构及其声子结构特征。结合扫描隧道谱、X光电子能谱和角分辨光电子能谱技术，我们系统地研究了外延二维烯的电子态特征，并确认了其低能电子态的线性色散关系。在成功探寻二维烯本征物性的基础上，我们还通过化学方法制备了高质量的氢化二维烯材料（如氢化锗烯），并成功利用表面功能化调控了其能带特征。近期，我们不仅成功地将二维锗烯用于光电探测、离子电池等应用，还利用高压方法在二维烯中首次观测到了超导电性。这些工作为二维烯材料的应用奠定了基础。

　　杜轶，教授，博导，北航物理学院表面物理与量子物质研究团队负责人。先后入选包括Australian Research Council （ARC）Future Fellowship，国家高水平人才引进计划（青年项目）等人才计划项目。主要研究兴趣为在原子尺度设计并研究新型低维量子材料的生长、物性和新奇量子效应；室温液态金属智能响应材料的设计与开发；光电催化及能源转换的表面热力学和动力学原子/分子尺度原位研。授权专利3项，发表 SCI 论文 200余篇（Sci. Adv., Adv. Mater., Nano Lett., J.Am.Chem.Soc., Adv.Energy. Mater., ACS Nano等），引用 11300余次，h-index为 60。

　　铁电存储尽管有非易失性、低功耗等优势，几度被工业界看好，但一直受制于与Si工艺的兼容而难成正果。我们介绍铁电存储方案面临的问题。针对难以兼容的钙钛矿铁电薄膜，提出一种在PbTiO3薄膜中，通过调节弹性能、静电能之间的平衡，写入和擦除高密度极性拓扑畴，并以其导电畴壁为存储单元，绕过与Si器件的兼容，发展高密度铁电硬盘的方案。针对与Si器件兼容但可靠性不佳的掺杂HfO2薄膜，我们揭示了薄膜中不均匀应变弛豫导致的挠曲电电场引起正交晶格的菱方畸变。掺杂HfO2薄膜的疲劳来源于亚稳铁电相向热力学稳定的顺电单斜相的转变，菱方畸变后的亚稳结构更加稳定，因而有更好的抗疲劳性能，表明体块材料中无关紧要的挠曲电效应在纳米尺度铁电薄膜的相竞争中可能是重要的砝码。

　　吴迪，1996年本科毕业于南京大学物理系，2000年取得南京大学凝聚态物理博士学位，随后进入南京大学材料科学与工程系工作，曾在法国国家科学研究中心图卢兹材料制备与表征中心访问研究，现为南京大学现代工程与应用科学学院教授、博士生导师，研究工作集中在介电、铁电和多铁性薄膜的制备及相关材料物理、器件物理，发表论文100余篇，担任科技部国家重大科学研究计划项目负责人。

　　材料中的磁性是一个古老而又常新的研究课题。磁性系统低温时通常会形成磁有序，可以很好地被经典理论所描述。在量子涨落较强的情况下，就会表现出明显的量子特征，对其描述就将超越传统理论。此时的磁性被称为量子磁性，包涵量子自旋液体等各种新型量子自旋态和分数化自旋激发等各种新颖激发。本报告将介绍我们运用中子谱学这一具备全动量、全能量覆盖能力的、对磁性敏感的直接谱学手段在量子磁性研究方面所取得的部分成果，包括：在Kitaev量子自旋液体候选材料α-RuCl3中确认了Kitaev相互作用以及磁场诱导的量子自旋液体相，在范德华铁磁体中发现磁激发的二元特性及近藤相互作用等。

　　温锦生，南京大学物理学院教授，国家杰出青年基金获得者。2005年清华大学本科毕业；2010年纽约州立大学石溪分校博士毕业；2010年至2012年加州大学伯克利分校博士后；2013年被聘为南京大学教授、博导。长期从事高温超导体、量子自旋液体等电子强关联材料以及拓扑量子材料的单晶生长及中子谱学研究。近年来研究组在新型量子态的发现及非常规自旋激发的确认方面取得一系列成果，在PRL发表论文4篇，均为ESI高被引论文，在Nature Communications发表论文3篇，PRX 1篇。近年来获得的奖项荣誉有：2022年“国家杰出青年基金”，2020年“江苏省青年科技奖”和“江苏省物理杰出青年奖”，2018年“国家优秀青年基金”和“江苏省杰出青年基金”等。

　　报告人：钟志诚，中科院磁性材料与器件重点实验室，中国科学院宁波材料技术与工程研究所

　　2019年，斯坦福大学Harold Hwang教授团队报道了Sr掺杂的镍基氧化物(Nd,Sr)NiO2薄膜中具有9 ~ 15 K的超导信号，该镍基超导体与上世纪八十年代发现的铜基超导体具有类似的3d9电子组态。为理解镍基超导体的超导机制，我们对其电子能带结构进行密度泛函理论计算，发现镍基氧化物超导体中Ni原子也具有类似铜基的dx2-y2单带特征，说明二者应该具有相同的超导起源。但不同之处在于，在NdNiO2中，Nd原子的f电子可能会对超导产生影响。我们进一步研究了Sr掺杂对镍基超导体电子结构的影响，发现掺杂对Ni dx2-y2单带和贡献自掺杂效应的Nd-d能带产生不同影响，从而对镍基超导体中的自掺杂效应及其超导特性带来显著调控。针对该体系实验方面难以探测到磁信号的困惑，我们结合密度泛函理论、动态平均场理论、严格对角化等多种技术，对镍基超导氧化物的磁性进行了系统的理论计算研究。发现镍基超导氧化物具有较强的磁性，但多种复杂磁序相互竞争带来巨大的自旋涨落，对局域磁矩产生屏蔽效应，从而导致实验上很难测量到明显的宏观磁矩。

　　钟志诚，本科毕业于上海交通大学少年班，硕士毕业于北京大学，在 2011 年获得荷兰特文特大学（Twente University）博士学位。随后在维也纳技术大学从事博士后研究，以及在德国做洪堡学者和马普所博士后。于2016 年底加入宁波材料所。长期从事磁性材料理论计算研究，重点关注关联电子磁性材料体系，如含d 电子的过渡金属氧化物、含f 电子的稀土磁性材料，探索材料表界面的关联电子磁性新物态；精通并融合了多种磁性相关的理论计算方法，包括第一性原理密度泛函理论、瓦尼尔投影、动态平均场理论、输运理论、自旋-电荷涨落理论、基于机器学习的深度势能方法等。共发表学术论文92 篇，包括Nat.Phys.(1)，Nat. Mater.(1)，Nat. Catal.(1)，Nat. Comm.(2)，Phys. Rev. X(1)，Phys. Rev. Lett.(8)，Phys. Rev. B/Appl./Mater. (32)，Adv. Mater. (10)，Nano Lett. (5)，Acta Mater. (1)，PNAS(1)等。此外，与多个国际知名的实验小组建立并保持良好的合作，成功解释了多个实验观测的反常现象，而且多个理论预测得到了实验证实。两次受邀撰写专著独立章节，由Springer 和Elsevier 出版社组织出版。并受邀担任中国物理学会《物理》期刊编委会成员。

　　4D超快电子显微镜由于可以在超高的时间和空间尺度直接观察物质的结构相变、形貌变化、载流子相互作用等瞬态动力学过程，逐渐成为物理、化学、材料和生物等多学科研究领域重要的动力学研究手段之一。本报告将首先简单介绍4D超快电子显微镜技术的发展历程和当前研究现状。随后，将重点介绍我们近年来在发展新型原位4D超快电子显微镜技术及其应用方面做的一些工作，包括：1）发展了液相4D超快电子显微技术，在纳秒与纳米时空尺度系统揭示了溶液中纳米金颗粒在飞秒激光作用下的超快动力学行为；2）发展了双色近场光学超快电子显微镜技术（Two-color PINEM），将4D超快电子显微镜的时间分辨率提升了一个数量级，在飞秒与纳米尺度研究揭示了银薄膜表面等离激元分布特性及单个Mott绝缘体纳米线在Mott相变中电荷动力学的作用；3）发展了基于微波调制的新型4D超快电子显微镜，实现了对5G电磁波在天线中传输动力学过程的可视化测量。最后，本报告将对4D超快电子显微镜的未来发展和应用进行简单展望和讨论。

　　首先介绍三维伊辛模型中非局域效应，介绍作者构建的拓扑量子统计物理学，包括时间平均、Jordan-von Neumann-Wigner框架、拓扑结构对热力学性质的贡献等学术思想。介绍二维横场伊辛模型、三维Z2格点规范理论精确解。然后，计算自旋玻璃三维伊辛模型、布尔可满足性问题等NP完全问题的计算复杂度。通过自旋玻璃三维伊辛模型的最小核模型确定了NP完全问题的计算复杂度下限。

　　张志东，中国科学院金属研究所功能材料与器件研究部主任，研究员，博士生导师。1983年获得南京大学物理系学士学位，1989年获得中国科学院金属研究所工学博士学位。从事磁性与磁性材料、功能材料与器件等领域的研究工作。解决两个基础性科学问题：铁磁性三维伊辛模型精确解、自旋玻璃三维伊辛模型计算复杂度。在庞压卡材料的发现、低维磁性材料和量子器件制备、磁性纳米胶囊的制备和电磁性能、磁性薄膜的磁换耦合和量子阱效应、纳米复合稀土永磁材料的制备和磁化机制等方面取得研究进展。已在Nature, Science, Nature Nanotechnology, Nature Commun., Adv. Mater., Adv. Funct. Mater., J. Amer. Chem. Soc., ACS Nano, Phys. Rev. Lett./A/B, Appl. Phys. Lett.,等国际学术刊物上合作发表论文九百余篇，被同行引用近两万篇次。1995年获得国家自然科学奖三等奖，2011年获得辽宁省自然科学一等奖，2016年获得北京市自然科学一等奖。1995年入选国家百千万人才工程百人层次。1997年获得国家杰出青年基金。