光电功能材料在信息、能源、环境等领域有广泛用途。由于光电作用的复杂性，高性能材料的理性设计一直很困难。科研人员基于第一性原理计算的激子运动模拟方法，考察决定性能的结构参数，挖掘出一系列决定光催化、发光、相变等性能的重要关键参数和构效关系，基于晶面功函数、电负性、晶格物相、能带匹配、表面纳米台阶等易操纵的因素来诱导极化电荷，从而调控催化等材料偶极矩与分子偶极矩和声子振动模的匹配，促进光电作用、能量/电荷转移、化学反应过程的效率，在优化材料整体性能方面获得良好效果。

相关科研人员在近3年该领域共发表SCI论文64篇，其中包括《Nat. Commun.》2篇、《Angew. Chem. Int. Ed.》6篇、《J. Am. Chem. Soc.》2篇、《Adv. Mater.》5篇、《J. Phys. Chem. Lett.》4篇等，2016年获中国化学会唐敖庆理论化学青年奖，所主持科技部973青年科学家项目获科技部中期考核评优，被基金委刊物《中国科学基金》邀请于2015年发表方法论介绍文章，多篇文章被Angew、Adv. Mater.选为VIP或封面文章和被MaterialsView推荐。

图一  石墨烯与碳氮三明治纳米结构的光催化解水产氢储氢一体化设计(Nat. Commun. 8 (2017) 16049)

图二  提出质子-电子协同掺杂机理实现VO2晶体材料加氢(Nat. Commun. 9 (2018) 818)

 图三  基于第一性原理模拟计算光电功能材料