11第 五 章 ： 纳 米 材 料 的 设 计21） 纳 米 材 料 设 计 的 基 本 概 念•材 料 设 计 是 指 通 过 理 论 与 计 算 预 报 新 材 料 的 组分 、 结 构 和 性 能 。 即 通 过 理 论 设 计 来 “订 做 ”具 有特 定 性 能 的 新 材 料•材 料 通 过 设 计 而 得 到 所 需 要 的 性 能 是 材 料 科 学 发展 的 目 标•根 据 最 终 需 求 ， 设 计 出 合 理 成 分 、 制 定 最 佳 的 生产 流 程 ， 生 产 出 符 合 要 求 的 材 料 。3•材 料 的 宏 观 性 质 都 是 由 其 微 观 组 织 结 构 所 决定 ， 要 揭 示 客 观 现 象 与 规 律 的 本 质 ， 必 须 从 微 观结 构 考 虑 。•量 子 力 学 用 于 材 料 电 子 结 构 的 计 算 ， 能 够 获 得更 精 确 的 固 体 原 子 、 电 子 结 构 的 各 种 信 息•计 算 机 和 计 算 技 术 发 展 让 材 料 设 计 发 生 从 定 性向 定 量 预 测 和 设 计 的 转 变4微 观 尺 度 材 料 设 计 ⎯⎯ 物 理 思 想材料是由原子组成，因此材料的性质取决于组成材料的原子及其电子的运动状态。从能量的角度上看，处于平衡状态下的材料的原子及其电子的运动应处于整个系统的能量稳态或亚稳态。描述原子及其电子运动的物理基础是量子力学。求解多粒子体系量子力学方程必须针对所研究的具体内容而进行必要的简化和近似。5•1962年 在 理 论 上 提 出 人工半导体 超晶格概 念 ，但没有 提 出 如何在 技 术 上 实现 。•1969年 江琦和 朱兆祥提 出 通 过 改变 组 分 或掺杂获 得 人工超晶格•1972年 通 过 分 子 束外延(MBE)技 术 首次制 备出GaAs/AlxGa1-xAs超晶格， 开辟了人工设 计 低维材 料 的 先河。历史和 背景6Science文章 所 列举的 计 算 材 料 设 计 的 成 功应用1.设 计 新 型材 料 和 器件i.高性 能 磁光记录材 料 ： Tb/Bi/FeCo与Tb/Pb/FeCo超晶格ii.超硬材 料 ： C3N4（硬度 可以媲美金刚石？）iii.新 型锂电 池阴极材 料 ： LixCoO2的 替代品， Al替代Co？272.预 言 晶 体 结 构 （ e.g.， 针 对 70种 合 金 ，>120晶 体 进 行 10000个 第...
