表面的重要性不言而喻！

材料表面，直接和外界接觸、交流，甚至直接決定材料的性能，但是表面又猶如小朋友的臉，可能說變就變。所以，表面問題又變得棘手起來。基本現(xiàn)實(shí)就是，表面離不開基本成份，即塊體特性，這是基本盤，其次表面又不同于體相，因?yàn)橛腥∠颉覓戽I、表面極性、缺陷等，充滿了各種可能。從這個(gè)角度說，表面極有魅力。然而，我們大部分同學(xué)，沒有系統(tǒng)學(xué)習(xí)過表面科學(xué)，即使是材料、化學(xué)專業(yè)的學(xué)生，對(duì)表面的學(xué)習(xí)可能也停留在晶體學(xué)水平。

計(jì)算老司機(jī)在與大量同學(xué)的交流中，了解了這一痛點(diǎn)，針對(duì)不少同學(xué)希望系統(tǒng)學(xué)習(xí)表面建模與分析而設(shè)計(jì)了這一小課程，選擇從頭來：從表面的規(guī)范表達(dá)，升級(jí)到表面單胞與矢量，進(jìn)而對(duì)原子二次堆垛、伍茲符號(hào)等進(jìn)行介紹。再進(jìn)一步，用這些基礎(chǔ)知識(shí)來處理復(fù)雜表面，如重構(gòu)，并利用案例講解如何分析表面的電子結(jié)構(gòu)。講解內(nèi)容也會(huì)進(jìn)一步拔高，例如從表面能到烏爾夫方法預(yù)測(cè)晶體平衡形狀、利用表面投影態(tài)密度分析懸掛鍵對(duì)催化的影響等。

延續(xù)老司機(jī)小班課的特點(diǎn)，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(cè)試、計(jì)算、數(shù)據(jù)分析。三個(gè)操作案例分別是：重構(gòu)表面建模與優(yōu)化、CO在表面的吸附與鍵合類型、LiCoO2電極表面反應(yīng)。老司機(jī)倡導(dǎo)浸入式學(xué)習(xí)，用案例帶動(dòng)理論和方法學(xué)習(xí)！

第一節(jié)：學(xué)習(xí)表面規(guī)范

表面有一整套的表達(dá)方法，基本就在表面胞和表面矢量（如下圖），這是一套語言。理解它，我們才能看懂文獻(xiàn)里各種符號(hào)，例如TiO2(001)-(1×4), 又比如Fe(100)-(2×2)R45?等。老司機(jī)整理了具體案例，講解伍茲符號(hào)、矩陣符號(hào)等，并利用這些表示來做表面建模。

第二節(jié)：表面結(jié)構(gòu)與能量

當(dāng)我們需要基于實(shí)驗(yàn)進(jìn)行表面建模與計(jì)算時(shí)，用什么作為建模的依據(jù)往往是最關(guān)切的。不少文獻(xiàn)采用了XRD數(shù)據(jù)來說明表面特征，這樣可以嗎？本次課堂我用一個(gè)形象的例子展示，這樣會(huì)非常有風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)槿齻€(gè)完全不同的表面特征（下圖），但取向一致，結(jié)果計(jì)算得到的XRD幾乎一樣！如果XRD不能作為建模依據(jù)，我們又該如何選擇？老司機(jī)收集了多個(gè)案例，展示STM、TEM能更好的幫助我們確定表面，其中還包括非晶表面如何優(yōu)化獲得。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步引入定量描述表面原子的參數(shù)，例如原子位移、層間距偏離、表面吸附誘導(dǎo)等。對(duì)于表面相關(guān)的能量環(huán)節(jié)，會(huì)介紹能量分解，從而幫助理解吸附誘導(dǎo)表面重構(gòu)、負(fù)表面能現(xiàn)象等。

第三節(jié)：表面電子結(jié)構(gòu)分析

獲取結(jié)構(gòu)后，如何進(jìn)一步深入，就不得不借助電子結(jié)構(gòu)分析。首先我們會(huì)介紹常用如何獲得表面電子結(jié)構(gòu)的參數(shù)，例如極性、功函數(shù)、表面投影態(tài)密度，然后利用完整案例，把表面屬性和具體應(yīng)用結(jié)合，例如催化、電池等。這中間涉及如何準(zhǔn)確、靈活使用電子結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)分析問題。浸入式學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，則是深入、完整地分析兩個(gè)表面作用案例，即氣體/表面作用與電極表面化學(xué)反應(yīng)，分別對(duì)應(yīng)催化與儲(chǔ)能應(yīng)用。

有錄播、可以反復(fù)觀看；有課程群和多位助教，可以及時(shí)答疑；有超算和案例，可以理論-操作-分析三合一。感興趣，請(qǐng)聯(lián)系老司機(jī)團(tuán)隊(duì)（VX：jisuanlaosiji），11月底有直播。