郭硕鸿讲座（第八十四期）（2026年4月13日10:10）：一种固固相变成核的计算方法

主持人：侯玉升 副教授

报告简介：固固相变是凝聚态物理与材料科学领域的核心科学问题，实际体系中绝大多数固固相变遵循成核-长大机制。然而，成核在原子尺度属于稀有事件，直接模拟难度极大；现有常用的元动力学（Metadynamics）方法，不仅计算耗时严重，还对集体变量（collective variables）的选择存在强依赖性，制约了研究效率。

为此，我们提出一种无需动力学与元动力学参与的静态计算方法，以解决传统模拟中固固相变罕见、多路径竞争，以及元动力学依赖复杂集体变量、计算成本高的难题。该方法先通过系统枚举晶格与原子对应关系，梳理出所有可能的协同机制；再借助位移场模型构建界面连贯平滑的核结构，随后通过均方根应变筛选、penalty 能量计算及最小能量路径分析，精准确定最优成核路径。

在 NaCl（B1→B2）与 GaN（B1→B4）相变基准系统的验证中，该方法所得的临界核尺寸、成核能垒及最优路径（如 NaCl 的 WTM 机制、GaN 的 TAS 机制），与元动力学结果高度吻合。此方法计算效率高，无需依赖复杂集体变量的选择，可推广至大规模筛选，为固固相变相关的材料合成、性能优化提供了重要研究工具。

报告人简介：尹万健，苏州大学教授、教育部长江学者特聘教授，研究方向聚焦 AI 物理、计算物理与计算材料学。长期致力于光电转换基础理论与材料设计算法研究，在半导体缺陷、光伏材料及基于人工智能的材料逆向设计等方向取得创新性科学成果，已发表学术论文两百余篇，累计被引用两万多次。现任Computational Materials Science以及AI Materials副主编，科学通报以及《Science Bulletins》编委。