专家介绍：
创建北京师范大学的非线性光学材料和热电材料研究领域，并取得了显著研究进展。目前担任北京师范大学“先进材料研究中心”副主任。在非线性光学材料研究中创新地提出不对称化学键的结构设计思想；预测发现了深紫外NLO单氟磷酸盐新体系；利用化学键定向排列、氢键调控、结构匹配度调控等策略实现材料双折射率、二阶极化系数、相匹配波长，激光损伤阈值等关键性能提升；获得NNPF，LAGS等有实用前景的新一代“中国牌”晶体。在室温热电材料上将理论和实验结合，发现系列有实用价值的窄带半导体热电材料。任三级岗位以来以通讯作者或第一作者身份共发表包含JACS（10篇），Angew（7篇），Nat.Commun.（1篇）Adv.Mater.(2篇)论文80余篇，其中JACS（8篇），Angew（6篇），Nat. Commun.（1篇）Adv Mater(1篇)为近5年发表。多篇入选高被引论文，其中19年“异性化学键提升材料双折射率”工作在JACS杂志该年度最高被引文章中排名第三，引起了同行广泛关注。人才培养方面，本人22年度获北师大优秀博士指导教师称号。培养学生多人次获北京市优秀硕士毕业生、北京师范大学优秀博士毕业生、国家奖学金等荣誉,培养学生两人次获国家级青年人才称号。主要代表性成果有：
1、能带结构工程木桶效应理论提出：在复杂系统中，如何实现能隙（Eg）的有效调控是一个具有挑战性的问题。对于激光倍频材料的Eg调节更具挑战性。因为该类材料的Eg调节必须不能改变其无心晶体结构特性；同时其关键性能参数与Eg密切相关，如二阶非线性光学极化率随Eg增大而减小，而激光损伤阈值随Eg增大而增大。为了解决这一瓶颈问题，我们提出了“能带结构工程木桶效应”理论。该理论能够毛估多组分目标化合物的Eg，为探索合成提供了一个明确的指导。该理论已成功地用于多种倍频性能优异的新型硫化物的设计合成。
2、发现和提出π-共轭限域设计理论，DUV非线性光学材料的普适原理：在深紫外光（DUV）波段，激光倍频材料很难同时拥有超大Eg和大双折射。通过应用上述“能带结构工程木桶效应理论”，我们认识到π基团是DUV倍频材料的能隙短板，通过“π-共轭限域”设计可以在兼顾材料光学各向异性前提下实现材料能隙最大化。我们利用该理论研究了所有已知73种DUV倍频材料的结构，发现它们都表现出“π-共轭限域”的结构特征，正是这种特征赋予这些化合物优异的倍频特性。利用这一理论，我们还预测了磷酸-碳酸盐是一种很有前途的DUV候选体系。该理论也适用于半有机SHG化合物，通过它可以解决有机π-共轭基团之间的偶极-偶极相互作用容易形成的对称中心陷阱的问题。
3、提出各向异性化学键提升材料双折射率的设计策略：由于非线性磷酸盐结构构建单元PO43-四面体具有Td对称性和光学各向同性，磷酸盐总是表现出很小的双折射，这使得该类材料难以在短波区域实现相位匹配。我们率先提出了一个创新想法，即在构筑单元中引入异性化学键（例如P-F），从而导致宏观光学各向异性。通过应用这样的想法，可以在影响晶体透过波段的前提下显著提升材料的光学各向异性，进而实现材料相位匹配波段范围的大幅提升。
4、温度诱导固态非线性光学开关的新机制发现：我们创立了连续调节晶体材料中氢键强度的新方法，在N–H··O氢键的H端，我们利用具有相似尺寸大小的K+等电子取代NH4+。从而获得了迄今最宽温度范围连续可调的非线性开关材料体系Kx(NH4)2−xPO3F。在氢键的O端，通过氢键断裂和形成诱导的可逆相变，我们发现近室温的非线性光学开关材料[Ag(NH3)2]2SO4这些工作为深入理解化学键断裂、重排或重构引起的相变机理提供了重要参考。
5、低热导率高性能热电材料的设计：热电材料的性能可用无量纲的ZT值来评价，而ZT值和电导率，塞贝克系数，热导率密切相关。这几个参量之间存在耦合关系，如何解耦这些参量是热电材料研究的一个难题。我们从相对独立的低热导率材料的结构设计出发，发现了价态、配位数、结构维度等系列调控热导率的结构机制，结合能带和载流子调控，获得了系列具有很好实用前景的热电新材料体系，也为热电材料的结构设计提供了重要参考。
吴立明
北京市
研究领域：
天然气化工,新材料,石油炼制,石油化工,精细化工
研究方向：
材料物理化学
所在单位：
北京师范大学
