物理学院学术报告(第59期)

报告题目:基于声子的有效哈密顿量大尺度计算方法:声子动力学

报告专家:杨玉荣 教授 南京大学

报告时间:2025年10月31日(周五)14:30

报告地点:理6栋302    邀请人:赵锦柱

报告内容:

第一性原理计算方法是计算材料原子结构、电子结构等性质的可靠工具，成为目前科学计算的基础工具。然而，由于计算量巨大，第一性原理计算一般只能计算100原子数量级的小体系，更大体系的材料结构不能采用第一性原理方法计算。分子动力学方法，是基于牛顿力学的计算方法，计算体系可以达到10⁵个原子体系，但由于缺乏准确的势函数，早期没有得到普遍使用。近年来，由于基于机器学习和第一性原理数据拟合的准确势函数（力场），分子动力学方法得到广泛的使用。虽然分子动力学能处理较大体系，但对于介观结构的畴等结构还比较困难。发展原子级介观尺度的计算方法和软件显得尤为重要。我们利用对称性构造了晶格瓦尼尔函数表示的声子模式间的耦合有效哈密顿量，这些耦合项的参数利用在线机器学习的方法拟合得到。相当于获得了声子间耦合的准确势函数，然后利用牛顿力学可获得研究体系的稳定结构及相关性质，即声子动力学方法。利用发展的方法，我们预言了界面引起的大尺度新物态——拓扑极化斯格明子，以及大尺度现象——电卡效应。基于机器学习的声子动力学方法为材料科学计算的提供了有力工具。

专家简介:

杨玉荣，南京大学教授，博士生导师。2018入入职南京大学现代工程与应用科学学院。曾任美国阿肯色大学研究助理教授、副教授。主要从事计算材料和材料设计研究。利用和发展第一性原理、蒙特卡洛、分子动力学等方法，研究多铁性材料、铁电材料、磁性材料相关材料和器件研究。发展了基于第一性原理和机器学习的介观尺度声子动力学科学计算软件ALFE-H，获批软件著作权3项。发表科技论文120余篇，以通讯或第一作者发表1 篇Nat. Mater.、1 篇Nat. Nanotechnol.、5 篇Nat. Commun.、6篇Phys. Rev. Lett.等。主持国家重点研发计划课题（2020），国家基金委面上项目（2019、2023），江苏省双创人才（2021）等项目。部分研究成果被诺奖得主引用和评价，应法国物理学会和英国物理学会邀请，在法国Comptes Rendus Physique和英国J. Phys.: Condens. Matter.物理学期刊上撰写综述论文；应美国物理学会等国际会议邀请，在APS March Meeting等场合做邀请报告。