在我读硕、博期间的研究方向一直是以材料作为主线的：刚进实验室，我是做有关材料合成与应用实验研究的，中间一段时间是做材料的结构与性能模拟研究，后来又转入材料在有机反应中的应用研究。临近毕业，我想将自己觉得做的比较成功的一段经历（材料结构模拟）写出来，跟大家一起分享。
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接触这个课题是在04年，那时我接触这种层状结构材料已经有半年时间了。研究的切入是从一篇文献开始的，俄罗斯的一位学者对这类材料建立了一个几何模型，将这种规整的层状结构材料处理成非常直观的模型：层板处理成了六变形带一定厚度的板，层间的插层阴离子处理成了一个个柱子，比如说房子结构里面圆柱，或者方形的柱子。这样处理后，很多性质只要懂点高中立体几何知识的人，都能将一些性质求出来，比如比表面积、孔容、孔道宽度或尺寸、阴离子暴露数等等，很多求解的数据和实验值匹配的非常好。
老板给了个建议，看看能否把能量用到这个模型上去。我在材料模拟上的工作就从这里开始了。从另外一篇文献（JPCB）受到启发，那篇文献是将这种材料层板想象成面，然后将层间的阴离子处理成点电荷，比较直观的比较对他实验中的一些现象做了很好的解释。能否将几何模型跟这个带电荷的模型联系起来，建立能量与材料结构参数的关系？这个是我最初的想法，后来也就真被我做成了。
具体这个工作：我将材料的层板处理成了一个个带电的圆面，然后将层间的阴离子处理成了点电荷，然后用大家都很熟悉的静电库仑定律将材料总各部分的作用表示成点和面的引力作用能以及点点之间的斥力作用能之和。最后表达成了一个相互作用能与材料层板中金属离子半径、比例以及层间阴离子尺寸与电荷的一个函数关系式。只要材料结构参数变化，能量就发生变化，能量变化了其相应的性质也变化了。我们说，组成决定结构，结构决定性质。我们后来把这个模型起名为物理静电模型。为做这个模型也请教过物理系和数学系的老师，为我们解答了一些物理作用以及数学求解的一些问题。
模型建成并能对材料结构模拟后，接下去的工作就是投稿。我先选择了国内化学方面影响力最高的《高等学校化学学报》（也有一种观点是中国科学-B，虽然影响因子并不高），结果评价说我们的工作很有创新性，但是不够完善，就这样被拒了。
并没有因拒稿而气馁，我将这个工作改投了《无机材料》，第二天回信说稿件内容与期刊感兴趣的方向不附，说我们的工作主要讨论金属。其实我觉得编辑根本就没有好好看我们的文章，其实我们研究的是无机材料，材料组分中的金属离子变化对材料结构的影响。退回来后，我们又改投了《无机化学学报》，两位专家评价都比较好，做了简单修改后就录用了。当然，后来我从硕士转为博士也靠这篇文章，因为硕士一年级的时候有SCI论文的并不多。
这个模型对层状材料研究，其实我们分成两个应用，一个是通过改变层板中的金属离子种类与比例，这样函数关系里面的前面两个参数就变了，从而改变了相互作用能，然后跟层间阴离子的热稳定性进行比较。另外一个应用是，改变层间阴离子，那样的话，函数中的后两个参数就变了，能量变化跟层间离子的交换性能就联系起来。
后面的一个工作我们投了《Chinese J ChemPhys》，是用英文写的稿。3个月后意见返回，说需要修改，专家意见说有创新性但也有不足，需要我们修改。修改后再审后退稿，说我们英语太差了。其实我们的文章找过两位国外的老师帮忙修改过。后来准备修改后再投，这个期刊莫名奇妙地问我们有没有另外投，他们准备要这个文章，这已经是半年后的事情了。就这样，我们还是将文章发在了这个杂志上。
本身两篇文章放在一起是一个比较系统的工作，但篇幅太大了，有10多页，国内一般都不喜欢这么长的文章，所以写成了两篇，应该不算违反科研道德。毕竟是一个模型在两个不同方面的应用，只是建的是同一个模型而已。
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因为我发了这两篇文章，老板让我去桂林参加了全国量子化学会议，在会议上了解了量子化学方法。一直思考，靠自己去建模型，做函数太笨了，精度也不高，别人的认可度也不行。能否将会上接触的量子化学方法应用到材料的结构模拟中。开会回来后，就开始找学校内的资源，听说有位老师搞量子化学的，她非常细心地给我介绍了软件的使用，可惜那位老师没几天就去台湾进修了。后来我靠自己琢磨，和同学讨论，网上论坛里面求解，或者是请教在开会时认识的朋友，在我那时看来，只要有一点指导都是非常有用的，因为要想切入到量化计算这个领域，没有人指导确实是非常难的，因为一个小问题往往要卡你好几天或者几个星期，这样我就进入到我材料模拟的第二个阶段。
软件初步会使用了，难点在于建模型，因为从头算量化只能计算100原子以下的模型，所以要是取几十个原子能够反应整个材料的性质非常难。这个方面的研究当时还比较少，国内的两篇文章都是用半经验方法的，精度非常低，国外有个介绍里面谈到他们目前正准备建模型用密度泛函来解决这个问题。开始的时候，我们做了单层模型，就是取了一块层板，也就是一个Al离子，6个Mg离子组成的带正电的氢氧化物，然后放一个卤素阴离子去中和电荷，用这么一个简单模型探讨了层板与阴离子的超分子作用。写成文章后，投给了《无机化学学报》，结果被据了。其实，很大原因是不知道这个领域的行规，量子化学方法算相互作用能一般都要校正的，我们没校正，所以被拒；另外选择的方法精度太低了，在专家的意见中给我们明确指出来。后来，我的量化投稿没有被拒过，可能这是行规吧，入了这个圈子，很多都容易了。我对专家提的两个问题，重新对模型进行了计算，后来改投了《物理化学学报》。专家评价还不错，简单修改后就录用了，这是我第三篇SCI论文，那时是我研究生二年级的上半学期。
对这个模型的应用进行拓展，我们又对SO42-,CO32-,CrO42-,F-,Cl-,Br-,I-,OH-,NO3-九种阴离子的插层材料进行系统研究，同时可以对这些材料的水合情况进行探讨。后来也写成了文章，在这个文章在布局上得到了有位老师的指点，他建议我把文章讨论分成无水结构和有水结构两部分．然后再分成几何结构和电子结构来讨论．我采纳了他的一半意见，最后把能量和性质讨论从电子结构中分离出来，每个部分分成几何结构、电子结构和能量分析三部分。经他一点拨，文章就显得非常对称，更易阅读。对于这个模型的系统性文章，其实早就有思路和写好了，一直没往外面投，直到最近才整理成稿，经老板修改后投给了《Chemistryofmaterials》。临近毕业了，因为毕业后再以自己的名义投，在科研道德上是不好的。其实这个工作内容是06年暑假就完成的，一直压到了现在，整整两年半。具体原因有很多，主要后来把心思放实验上了，就不细说了。
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因为这种材料结构复杂，原子类型多样，主体层板中含有离子键和共价键，主客体间存在静电作用、氢键以及范德华力。只用前面描述的小模型并不能反应复杂层状材料的结构性质，所以我们想在密度泛函理论研究基础上，进一步采用分子动力学模拟方法去研究这个体系。因为分子动力学方法，模拟的体系可以达到几百到几万个原子，尽管模拟精度不是很高。用这个方法，去模拟我们在实验中合成的药物插层材料的结构与性质是非常好的。于是在时隔一年之后，我想把我所做的体系做做完整，作为我毕业论文中材料结构模拟的一部分。具体工作是我把路线跑通后，老板的一个本科毕业生帮我完成的计算工作，因为那时我几乎每天都在做实验。这个工作主要是将药物分子插入层状结构材料中，然后建立了一个近千个原子的周期性体系。当然能计算这样的体系，还得感谢国家重点实验室培育基地购买了一个非常好的材料模拟软件。研究了药物分子在层间的排布形态、主客体作用情况，然后加入与实际体系非常接近的水分子，水分子加了很多，看它能不能剥离成层片。这个工作，本科的小师妹做的非常好，当她毕业的时候，我把她的工作写成了论文，投向了《物理化学学报》。这篇文章是折腾最多的一篇文章，整整在我们和审稿人之间折腾了三次，后来勉勉强强接受了。确实，使用分子动力学方法去模拟这样复杂的体系非常难，因为没有合适的力场。国外都是使用自己修改的力场，而且使用的软件跟我们的也不一样。所以我们现在也一直在选择合适的力场，并修改相关的参数，想更好地应用到这个材料中去。最后的工作，另外一个师妹把我们从04年到08年做的工作做了总结，结合国内外相关工作进展，写成了一篇综述，投往了《物理化学学报》。
最后做一个总结，尽管这几年我在层状材料模拟上做的工作、发表的论文水平一般，但让我感到欣慰的是，这是在我在我们实验室从无到有做的工作（因为前面的师兄和师姐都是做实验的），我除了要完成实验外，学习了三种看似天书的软件，将层状材料模拟工作尽量接近目前国际层状材料的模拟水平。上面这些感想，是我一个临近毕业的学生有感而发的，可能几天后我就要答辩，再过两个月就要离开工大。这个我待了整整八年半的学校，学校给了我很多，我给学校奉献了也很少。我已快毕业，很多东西不可能再给我时间进行弥补。但我们还没有毕业的同学，还有很多时间与机会，少走弯路，多做点有意义的工作。
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