在理论研究中, 确定合金的稳定结构仍存在较大的困难。在本报告中, 本人将结合第一原理的高通量计算以及蒙特卡洛树搜索等方法, 介绍一下如何寻找稳定性较高、性能优异的合金和纳米团簇, 主要包括: 1) 提出了有效检查结构等价性的方法, 缩短判断结构等价性需要的时间; 2) 从大量样本的第一原理计算结果中通过结构识别引入子结构, 并提出随浓度变化的相互作用模型, 使模型预测和第一原理计算结果符合; 3) 结合蒙特卡洛树的搜索方法, 在有限的计算时间内得到最大程度的接近遍历的搜索, 并用第一原理计算对结构稳定、性能优异的候选结构进行验证。 运用上述方法, 我们重点研究了硼纳米结构和碳族纳米材料。稳定的硼平面纳米结构是三角晶格碎片加上合适比例的空位, 对应的是硼原子和空位形成的“合金”结构, 我们确定了不同尺寸下稳定的硼团簇结构, 并讨论了在不同衬底下硼平面结构的演化, 预测了一系列具有半导体特性的硼平面单层结构, 进一步展示了硼结构多样性对电子结构的重要影响。对于碳族相关体系, 我们确定了不同数目硼、氮原子在富勒烯体系上替换掺杂的稳定结构, 也讨论了硅锗体系微观结构在不同稳定下的演化。对于石墨烯团簇, 我们提出了有效描述体系电子性质的模型, 实现了基于性能的结构搜索, 并将该方法推广到其他相关体系。

杨小宝教授本硕博均毕业于清华大学物理系, 2008年博士毕业后在香港城市大学开展博士后研究工作。2010年加入华南理工大学任副教授, 2012年升任教授并于2013年增选为博士生导师。杨小宝教授主要从事纳米结构稳定性和电子性质的理论计算研究, 在国际刊物Nano Research、Phys. Rev. B、 Appl. Phys. Lett.等发表SCI 论文55 篇(其中第一/通讯作者31 篇), 论文被同行引用878 次(其中第一/通讯作者545 次), H 因子15, 其中2 篇第一作者论文他引超过100, 单篇论文他人引用最高次数为135 次。现主持国家、省部级等科研项目5 项, 于2013 年入选广东省高等学校优秀青年教师培养计划, 2014年获得广东省杰出青年基金, 并入选广东 省特支计划百千万人才工程青年拔尖人才项目。