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方向1：纳米功能材料的设计、构造与组装
通过控制分子、原子和原子团簇生长，发展制备纳米微结构的新原理和新技术，开展0~3维纳米电接触材料、磁性材料、铁电功能陶瓷的制备工艺和物理性质研究，着重探讨其具有的特异性能。研究的主要内容包括：表面诱导制备不同维度纳米结构；利用晶核内部缺陷诱导晶粒各向异性生长，实现对微单元形态和结构的控制；利用模板提供的具有特定结构的孔洞控制纳米晶粒生长，实现对粒子微结构的控制。研究对象主要包括纳米球、棒、管、薄膜和颗粒等结构及其制备工艺、生成机理、结构特征以及物理性质；纳米结构功能材料的新工艺和新机制，特别是纳米结构可控合成和组装的内禀因素和外部因素。
方向2：纳米功能材料相变研究
研究极端条件下远离平衡态的相变过程，探索纳米结构功能材料制备过程中亚稳相形成的热力学和动力学条件，纳米结构在超常规条件下的微观结构和电子结构演化过程。通过亚稳相形成规律和结构演化规律研究，获得具有特殊性能的亚稳纳米微结构功能材料。通过研究纳米功能材料相变尺度效应，建立铁磁体、铁电体的居里温度、反铁磁尼耳温度、超导临界转变温度的尺寸和界面依赖性的理论模型，揭示铁磁体/反铁磁体双层热稳定性的尺寸效应。
方向3：功能材料介观物理及量子调控
从量子力学第一性原理出发，通过解析、数值和模拟的方法，对纳米尺度的点状、线状、薄膜等低维功能材料的电子结构进行系统地分析和研究，发展电子层次上功能材料的基础理论和方法。研究内容包括量子多体理论、高离化态原子与固体表面相互作用，以及以量子点、原子团簇、纳米管、纳米带、碳原子膜（Graphene）等量子微结构为单元的自旋电子学、结构单元量子强关联效应、纳米管的空间构型、螺旋性及几何尺寸与其微观结构间的关系，强关联一维、二维电子系统精确解、介质表面纳米颗粒的极化特征、表面电荷分布以及磁学和光学性质，探索具有特殊物理性质的纳米结构，发展载流子量子调控的基本物理理论等，为功能材料的研究开发提供厚实的理论支持。
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