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中文摘要：
从事高压下凝聚态物质的新结构与新效应的研究。在金属钠等元素单质的高压结构相变研究上获得了突破；在高压软模相变和高压相新型功能材料（如超导、热电、超硬材料）研究上获得了重要进展；发展了仅从化学配比出发预测晶体结构的新方法，开发了大型结构预测程序，在国际学术会议做邀请报告7次，获得国际高压科学与技术协会授予的"高压科学杰出青年学者奖-Jamieson Award"，入选教育部新世纪优秀人才和吉林省杰出青年研究计划，获第十届吉林省青年科技奖，研究成果入选2009年中国基础研究十大新闻，被Nature News亮点报道，任PRL、PRB等20余种SCI论文评审人，在Nature(2篇)、PRL(6篇)、PNAS(2篇)、PRB(32篇)、APL(2篇)等SCI期刊发表论文103篇，近五年被Nature、Nat Phys、Nat Mater、PRL、PNAS等SCI论文他引304次。
英文摘要：
Structure Prediction；CALYPSO；High-pressure Structures；high-temperature superconductors；H2S
结论摘要：
凝聚态物质内部的原子堆垛方式，即物质结构，是深入理解物质各种物理性质的重要信息。发展只依据物质的化学组分（或化学配比）来确定物质结构的理论方法是物理、化学和材料研究领域的长期难题。在本项目的支持下，课题组基于结构对称性的分类检索思想，结合粒子群多目标全局优化算法，引入结构表征的成键特征矩阵，提出并发展了CALYPSO结构预测方法，编制了拥有自主知识产权的CALYPSO结构预测软件包，仅依据物质的化学组分和外界条件（如压强），就可以通过结构的群体智能演化和结构能量的计算来搜索和预测物质的结构。 目前，CALYPSO方法和软件可以开展三维晶体、二维层状材料、二维表面重构和零维团簇的结构预测，并可以根据需要进行功能材料（如超硬材料和光学材料）的结构设计。CALYPSO方法和软件学术使用免费，目前已经被40个国家和地区的830位同行签订版权协议来使用。国际同行利用CALYPSO方法和软件已经在包括Nature Chemistry、Nature Commun.、PRL、PNAS、JACS等高水平SCI刊物发表了139篇论文。 课题组着眼于高压学科前沿，围绕人们关注的研究体系，利用CALYPSO结构预测方法和软件，结合高压实验测量开展了高压结构相变研究，获得了若干创新性成果，例如预言H2S在高压下可能是高温超导体，得到后续实验证实；金属锂的高压半导体相结构的预言与实验证实；三碲化二铋高压超导相结构的确定和替代合金的形成；预言超高压下冰的离子特性；预言超高压下氧分子的分子解离和致密螺旋链状氧的形成；提出高压下笼型钙的氢化物的形成及其潜在的高超导转变温度；地核压力与温度下氙和铁的化学反应等等。研究成果拓展了原有的高压相变类型，获得了多种常压难以发现的新现象和新效应，为深入认知物质结构、性质及其变化规律，提供了原型和知识储备。 项目执行期间，共发表标注项目号的SCI论文75篇 （SCI影响因子大于3.0文章57篇），其中Nature 2 篇、Nat Chem. 1篇、Nature Commun 2篇、PRL 5篇、PNAS 2篇、JACS 2篇，在国际学术会议做特邀报告15次，项目负责人以第一完成人获得教育部自然科学一等奖，入选教育部长江学者特聘教授、中青年科技创新领军人才、第十二届中国青年科技奖。
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