現(xiàn)實生活中，界面幾乎無處不在：喝杯啤酒，有空氣/啤酒沫/啤酒界面；吃個火鍋，湯料/食材/火鍋，都是界面！更不用說各類新型材料和器件，例如電池，界面顯著影響傳質(zhì)傳導(dǎo)。正因為如此，界面工程頻頻走上頂級刊物。

對界面的理解和優(yōu)化，充滿挑戰(zhàn)。首先它是交叉學(xué)科，涉及物理、材料、化學(xué)等，其次成份往往非常復(fù)雜多變，界面處原子鍵合與電子結(jié)構(gòu)往往偏離理想塊體和典型表面。很多時候，你會覺得界面好像中年人，上有老、下有小，身兼數(shù)職、難以平衡，但且承擔(dān)諸多性能要求：界面得剛、不拉跨，同時界面得柔，能兼容。因此，沒有原子甚至電子水平的理解，優(yōu)異界面設(shè)計無從談起。

計算模擬無疑是研究界面的理想工具：有實驗難以比擬的靈活性去篩選潛在界面匹配材料，同時又能在電子水平理解界面帶來哪些影響，并澄清構(gòu)效關(guān)系?，F(xiàn)實操作上，界面計算起碼要解決三個環(huán)節(jié)：合理建模、準(zhǔn)確計算、深入分析。這對于大部分缺乏界面研究經(jīng)驗的朋友，都不容易！

計算老司機本次界面建模與計算，就是為了解決上面三個問題，用案例講解界面模型如何建立和簡化，同時如何分析界面鍵合、能量與電子結(jié)構(gòu)。3節(jié)理論配合3節(jié)操作，每節(jié)操作都有完整案例，包含建模、參數(shù)測試、計算、數(shù)據(jù)分析。老司機倡導(dǎo)浸入式學(xué)習(xí)，用案例帶動理論和方法學(xué)習(xí)！11月29日，不見不散！

第一節(jié)：界面建模

模型直接決定了一個計算的品質(zhì)，黃金標(biāo)準(zhǔn)就是：模型是否反映了真實體系的核心特征？是否在操作上具有可行性？然而面對真實樣品，尤其是亂糟糟的多相、變形界面，我們未必能快速抓住界面的關(guān)鍵特征。比如同樣是MgH2復(fù)合體系實現(xiàn)低溫放氫的研究，老司機在不同論文中采用了不同模型，有界面、有表面、有團簇和團簇孔填充模型（如下圖），這背后取舍之道就在于如何抓體系核心特征。這是一種本領(lǐng)，可以通過訓(xùn)練獲得。

老司機基于界面典型特征，從異質(zhì)結(jié)開頭，通過系統(tǒng)講解典型案例，逐漸深入到跨維結(jié)構(gòu)、包覆、超晶格以及表面重構(gòu)等，凝練出界面建模最需要注意的環(huán)節(jié)。我們會把這些概念和方法融入到相應(yīng)的練習(xí)案例，進一步定量計算界面能、界面變形分析以及電子結(jié)構(gòu)。

第二節(jié)：界面結(jié)構(gòu)與能量

有了模型，就需要著手獲得可靠的結(jié)構(gòu)，這就涉及界面結(jié)構(gòu)優(yōu)化和能量計算與分析。簡單地說，兩種成份AB放到一起，如何取向、鍵合以及優(yōu)化取舍，是能直接影響到計算質(zhì)量的。比如碳納米管增強銅基復(fù)合材料（如下圖），這是典型界面問題，如何在模型中放置和優(yōu)化納米管，就有技巧了。首先是出發(fā)點不能錯，例如現(xiàn)在還能看到部分文獻采用表面描述這個界面問題，這也有朋友考慮多層納米管導(dǎo)致模型過于龐大而無法展開，這些都涉及結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題。

老司機精心挑選了多個案例，從最基本的界面參數(shù)優(yōu)化到取向掃描，從界面能到更豐富的界面熱力學(xué)，并進一步拓展到半周期界面、多相催化界面、電池界面反應(yīng)、柔性鏈界面問題。實際操作案例，催化和電池應(yīng)用各有完整案例，從建模和結(jié)構(gòu)優(yōu)化到能量與電子結(jié)構(gòu)。

第三節(jié)：界面電子結(jié)構(gòu)

界面改變的，絕非原子鍵合那么簡單，電子結(jié)構(gòu)改變才是大部分物理化學(xué)性質(zhì)變化的根本原因。例如我們在光催化中頻繁看到各類異質(zhì)結(jié)設(shè)計用以提高太陽能吸收和光催化效率（如下圖），其背后的物理機制就是界面兩側(cè)半導(dǎo)體電子能級存在差異，這就導(dǎo)致界面可能出現(xiàn)偶極矩和內(nèi)建電場，從而使得光生電子轉(zhuǎn)移具有內(nèi)在驅(qū)動。操作上，如何計算和理解界面接觸導(dǎo)致的電子結(jié)構(gòu)變化，甚至定量計算帶邊偏離(band offset), 是本節(jié)課需要解決的。

老司機選擇了經(jīng)典案例，首先從基本電子結(jié)構(gòu)出發(fā)，講解投影能帶和態(tài)密度，然后轉(zhuǎn)入界面直接相關(guān)的物理量，比如極性、靜電勢、內(nèi)建電場計算等，給出定量計算方法，并在實際操作案例得到進一步強化。

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有錄播、可以反復(fù)觀看；有課程群和多位助教，可以及時答疑；有超算和案例，可以理論-操作-分析三合一。感興趣，請聯(lián)系老司機團隊（VX：jisuanlaosiji），11月底有直播。?