为展现材料学院雄厚的科研实力，促进院内学术交流，展示课题组风采，特别推出材料学院课题组专访系列，为大家带来各个课题组的介绍，一起来看看吧！
课题组介绍：
主要研究方向：
（1）新型碳材料模拟计算
（2）热电材料、压电材料、磁性材料及非线性光学材料
（3）轻质新型金属材料及拓扑材料
（4）碳基磁性材料及稀磁半导体材料的磁耦合特性
（5）超原子及其组装材料
课题组成员：
导师简介
王前教授：
王前，北京大学材料科学与工程学院教授、博士生导师。2016-2017年度谢希德物理奖获得者；科技部国家重点研发计划政府间科技创新重点专项主持人。2001年于日本东北大学金属材料研究所获博士学位。长期从事新型碳基功能材料、低维热电材料、压电材料、自旋电子学材料以及超原子及其组装材料的模拟设计及理论研究。王老师凭着热爱与追求、责任感与使命感，带领课题组严谨务实，不断创新，取得多项具有国际影响力的研究成果，被诸多权威性学术机构（如PNAS，Physics Today, Materials Today, Chemistry Views, Chemistry World等）专题报道；十余篇论文被选为美国科学院院刊PNAS、德国应用化学Angew. Chem. Int. Ed.、JPCL、Nanoscale等国际知名学术期刊封面论文。发表SCI期刊论文240余篇，自2014年连续入选爱思唯尔“中国高被引学者”榜单；入选2020全球前2%顶尖科学家“生涯影响力”榜单。曾获国际先进材料协会颁发的IAAM Medal、亚洲计算材料协会颁发的杰出成果奖、北京大学优秀博士论文指导教师、北京大学本科教学优秀奖等荣誉。
王前老师专访
Q1：您认为从事科研工作需要具备和培养的能力有哪些呢？
自律能力
做科研需要很强的自律能力，到什么时间就该干什么事情。培养良好的作息习惯，并能持之以恒；贵在坚持、难在坚持、成在坚持。如果不能保持自律，在没有导师敦促的情况下，你可能面临很多问题。
发现问题能力
要做出好的研究成果，首先要有好的idea，所以需要培养敏锐的科学“嗅觉”，发现问题的能力。在实际的科研过程中导师可能不会直接给你提出具体的研究问题，而更多的是需要你自己去发现问题之后去摸索和研究。因此，出色的博士生应具备提出研究问题的能力。这就需要同学们多读文献，对自己研究方向的学术现状有深刻的理解和把握，清晰知道哪些是研究热点和研究前沿，哪些问题是急需解决的。
分析问题能力
发现问题之后就是要分析与解决问题，这就需要同学们具备分析问题的能力。这种能力可能是设计模型的能力、写代码的能力、做实验的能力、分析数据的能力等。这就需要同学们平时加强对学科领域内一些基本知识的学习，打好理论基础。
论文写作能力
论文写作能力，是至关重要的能力。研究生培养自己的论文写作能力并非一日之功，需要一个较长过程，该过程需要同学们熟知论文写作范式，不能是研究方法的屡述和数据的罗列，不断总结论文写作技巧，多加练习才能熟能生巧。
独立科研能力
同学们在读博的过程有导师的引领、师兄师姐的帮助，但就整个科研过程来说，更多时候需要你独立科研；尤其是博士毕业后进入工作岗位，那时你就是课题的独立科研者。因此，需要同学们平时多注意培养自己独立科研的能力，遇到问题自己先思考、想办法解决，而不是遇到问题就请求帮助。
除以上五点之外，同学们还需要培养自己的创新能力、抗压能力及沟通交流能力等。请同学们对照一下，自己是否具备扎实的理论知识，是否具备保证现在和以后科研顺利进展的能力，有则强化，无则尽快培养。
Q2：您对日后的教学和科研工作有什么期待和计划呢？
十年树木，百年树人。继往圣绝学、育世纪栋梁，任重道远；建设世界一流大学的伟业，需要每一位北大人为之不懈努力。继续以饱满的热情投入到这一事业中。
Q3：您培养了非常多优秀的学生，可否介绍一下令您印象最深刻（最骄傲）的学生和他的科研成果？
令我印象最深刻的学生我们材料学院2014级本科生龚盛同学。他大三上期选了我开设的“材料计算科学与工程”课，后来对模拟计算产生了兴趣，于是申请加入我们课题组。龚盛同学专业基础扎实，对科研工作表现出浓厚的兴趣，勤奋努力，思想活跃，勇于探索和专研。在科研工作中他具有积极、踏实认真、严谨的科研态度和很好的合作精神,以及很好的独立思考和解决问题能力；并且取得了非常突出的研究成果：从加入我们课题组到去美国MIT攻读博士学位的不到两年时间共发表9篇SCI期刊论文，其中第一作者论文４篇（包括JMCA，JPCC, Phys.Rev.A.等国际知名刊物）。
龚盛同学具有远大的理想和很强的自律能力，也有丰富的兴趣爱好，但他从不浪费时间。他今年5月已博士毕业，婉绝了多家国际顶尖企业的高薪聘请，以饱满的热情在MIT开始了博士后研究工作。
Q4：您最看重学生的哪些品质？您对学生们有什么想说的话？
• 正直、善良、有爱心、乐于助人；
• 乐观开朗，良好的心态，不被“比较”、“失利”等坏情绪左右；
• 勤奋努力、踏实认真，且具有坚韧不拔的精神；
• 善于思考，勇于创新；
• 懂得沟通，能和同学和导师有效交流。
课题组学生专访
（1）为什么选择王前老师课题组？
大家好，我是工学院2018级本科生，材料科学与工程学院2022级直博生李嘉晟。我在进入了解王前老师的科研工作以前，就选修过王老师开设的《材料计算科学与工程》课程。王老师深入浅出的讲授方式和具有互动性的课堂气氛给我留下了深刻的印象，不仅给了我最初的好感，也让我对计算模拟这一研究领域产生了初步的认识和兴趣，也给了我进入王前老师课题组进行本科生科研学习和训练的契机。在此期间，王老师对科研工作的热情和严谨、视学生如儿女般的关心和认真指导，以及课题组内师兄师姐倾囊相授、真诚善良的学习生活风气都深深打动了我，最终使我下定决心选择加入王前老师课题组深造。
（2）对学弟学妹的建议有哪些？
亲爱的学弟学妹们，大家好！我是刚刚入组一年的侯昌盛，在这里想跟各位学弟学妹们一起分享一下自己对科研、人际交往和生活等方面的心得体会，希望能够帮助大家做更好的自己。
首先，我对于科研的感悟是，一定要对科研饱含热情和希望。我并不否认，在做科研的过程中难免会被其中的枯燥、挫败和孤独所吞噬，最初所谓的兴趣和爱好，也极有可能被后面繁重的工作慢慢消磨掉。但是如果我们愿意换个角度去思考这个问题，可能就会有不一样的答案。人是善变的，而兴趣也是可以通过给自己积极的心理暗示来慢慢培养的。其实在这个世界上，想要把一件事情做得好，做到极致，需要的是长期的投入和矢志不渝的坚持。而要维持心中对于科研的这份信念，就需要将科研赋予一种神圣的使命感和责任感。有了这样充满希望的态度，我相信即便是在过程中再辛苦，也会从科研中慢慢获得快乐感和满足感。
为人处世是一门大学问。我们要想在这个社会中好好生存下去，就必须学会适应这个社会的各种规律，做好自己的角色，什么场合说什么话、做什么事，一定要把握好尺度和分寸。在面对困难的时候，我们感恩于别人的帮助，但我们绝对不依赖于别人的帮助，要有一颗自力更生、主动进取的心。只有这样，当别人真的在你困难的时候施以援手，你才能真正体会到这份情谊和其中的价值。生命中有些人的出现，就像一束光照进世界里，带来真挚情谊的同时，也让我们得以真切地体会到，“缘分”二字的奇妙。我们要想成为一个情商高的人，就必须要做到把其他人放在心里，善良且有同情心。希望大家都能成为一个温暖的人，成为别人生命中的礼物，自己也能从人际交往的过程中收获幸福感。
在日常生活中，要多培养自己优秀的习惯，懂得修养自己、提高自己。想起了一句话叫“与善人居，如入芝兰之室，久而不闻其香，即与之化矣。与不善人居，如入鲍鱼之肆，久而不闻其臭，亦与之化矣。”所以，要多和那些同样有着良好习惯的人在一起，观察并学习这些人身上的优点和长处，来对自己的不足之处进行反思和提高。希望大家能够拥有规律的生活，每天至少持之以恒抽出一点时间来锻炼身体，带给内心丰富的正能量和正义感。
（3）关于未来的职业规划是怎样的？
我是王前教授课题组18级直博生倪冬原，作为一名即将毕业的理论计算课题组的博士研究生，我对自己未来的职业规划如下：
（1）出国寻找一个博士后的位置，因为我主攻拓扑电子学及机器学习领域，所以计划寻找相关课题组继续自己的科研道路，一方面是争取发表高水平的论文来铺垫自己，另一方面我会在工作中继续学习，夯实自己的理论基础；
（2）在合适的时候寻找教职，这样一方面可以使自己继续在科研的道路上前行，另一方面也可以在学术圈结识更多志同道合的人，为自己感兴趣的方向增添新的色彩；
（3）在科研做到一定程度的时候，我也会考虑将自己的研究带入日常生活中，或与实验课题组展开合作来实现产业化、产品化，或开设公司为计算领域及人工智能领域提供更多的资源，为人类科技的进步而努力。
科研成果与分享
请提出一个和该实验室研究方向相关的、有趣的、大家可能关心的、科学性的问题，并作出回答。
Q：如何用五边形铺满整个平面，你能想出多少种方法？
A：“如何用五边形无缝密铺二维空间”是1918年德国数学家莱茵哈特提出的一个数学命题。百余年来，数学家发现了15种由全同非规则五边形平铺欧氏平面的图案。人们希望能在材料中实现这类数学模型。
然而，受原子成键及其配位数的限制，上述多种模型几乎不可能用于构建二维材料的原子结构。我们课题组基于第四号（Type-4）开罗镶嵌图案模拟设计了一种仅由五边形构成的碳二维同素异形体——五边形石墨烯，从材料的角度实现了近百年来数学家们所追求的数学模型，打破了传统富勒烯科学中“孤立五边形原则”，五边形为二维新材料的研发提供了新的原子结构模型。受五边形石墨烯的启发，数以百计的仅以五边形为结构单元的二维新材料被理论预言或实验合成，如五边形二硒化钯、五边形二氮化镍等已被成功合成。更多详细信息请见我们最近应邀撰写的综述论文（Phys. Rep. 964, 1-42 (2022); Nano Today 44, 101501 (2022)）和我们创建的五边形二维结构数据库(http://www.pubsd.com/；http://www.c2d.site/)。
其他想分享、想宣传的内容
（1）二维碳材料数据库：
2D Carbon Database (http://www.c2d.site/) 碳是元素之王，不仅构成了地球上所有已知生命的化学基础，而且在科学技术中发挥着主导作用。石墨烯的新颖性质极大地激励了科学家探索其他2D碳结构，如五边形石墨烯、石墨炔、T-石墨烯等。在二维碳数据库中，我们汇编了已报道的二维碳结构，为研究人员提供参考。
（2）二维五边形材料数据库：
Database for Pentagon-Based Sheets (http://www.pubsd.com/) 基于五边形结构基元的2D材料因其独特的原子构型、丰富的物理和化学性质以及广泛的应用前景而受到越来越多的关注。2015年，我们课题组成功使用计算模拟方法预测了五边形石墨烯(PNAS 112, 2372 (2015))，其中碳原子构成的五边形结构单元可以平铺一个没有重叠或缝隙的平面，该研究突出了材料科学中几何构型驱动的重要性。此后，众多五边形二维材料被理论预测和实验合成。我们将这些材料的信息整理到数据库中方便研究者参考。
欢迎大家访问王前课题组网站的二维碳材料数据库和二维五边形材料数据库。
代表成果（部分）
1.Penta-graphene: A new carbon allotrope Proc. Natl. Acad. Sci. USA 112, 2372 (2015)
2.Cluster Inspired Design of High Capacity Anode for Li-Ion Batteries ACS Energy Letters 1, 202 (2016)
3.Colossal Stability of Gas Phase Tri-anions: The Concept of Super-pnictogens Angew. Chem. Int. Ed. 56, 13421 (2017) (Front outside cover paper & VIP paper)
4.Graphdiyne as an ideal monolayer coating material for lithium-ion battery cathodes with ultralow areal density and ultrafast Li penetration. J. Mater. Chem. A. 6, 12630-12636 (2018) (第一作者为材料学院本科生)
5.A new anisotropic dirac cone material: A B2S honeycomb monolayerJ. Phys. Chem. Lett. 9, 1815 (2018) (第一作者为材料学院本科生)
