杜世萱

女， 中科院物理所， 教授/研究员/教授级高工或同等级别

学习/工作经历

1988.09--1992.07 北京大学化学系高分子化学专业本科学生
1995.09--1999.07 北京师范大学化学系物理化学专业硕士研究生
1999.09--2002.07 北京师范大学化学系物理化学专业博士研究生
2002.07--2004.05 中国科学院物理研究所助理研究员
（其间：2003.08--2004.02 美国橡树岭国家实验室访问学者）
2004.05--2009.07 中国科学院物理研究所副研究员
2009.07-- 中国科学院物理研究所研究员
2021.01-- 中国科学院物理研究所课题组长

研究领域和兴趣

表界面结构及物理化学性质的第一性原理计算研究

主要业绩

杜世萱研究员以基于密度泛函理论的第一性原理计算方法为主要研究手段，开展功能分子等低维结构以及表界面的物理化学性质等方面的研究工作。重要学术成果有：揭示了通过控制官能团等方式实现有机分子可控选择性自组装的机制；提出了金属表面卟啉类分子的立体选择性环化及手性自组装机制；设计了一类具有拓扑性质的二维金属有机网格结构；揭示了自然图案化二维材料的形成机制并实现了其对有机分子的选择性吸附；第一性原理结合高通量计算预测了一系列具有高迁移率、高吸光度和本征铁电性的二维材料等。在包括 Science、Nature Materials、Nature Comm.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem.等在内的重要学术期刊上发表 SCI 论文 240 余篇，参与编写英文专著《Springer Handbook of Surface Science》。相关成果入选中国科学院十大重大创新成果、中国十大科技进展新闻等。
杜世萱研究员是“国家杰出青年基金”获得者，入选国家百千万人才工程，荣获“中国青年女科学家奖”（2013）、北京市科学技术奖（第二完成人，2015）、“谢希德”物理奖（2019）、中国科技期刊卓越行动计划优秀审稿人（2021），作为主要完成人获得2013年度“中国科学院杰出科技成就奖”等。应邀在环太平洋国际化学会议（PACIFICHEM）、中国化学学会年会、全国表面物理化学学术研讨会等国际/国内重要学术会议上做邀请报告60余次。培养20余名博士毕业生，其中三人获中科院百人计划资助回国。

代表成果

(1) J.Y. Yang, J.B. Pan, S.X.Du*, “Understanding surface/interface-induced chemical and physical properties at atomic level by first principles investigations”, WIREs Comput. Mol. Sci. 15 (2025) e70030. (Invited Review Article)
(2) Z.X. Wei, Q.G. Zhong#, J.B. Pan, F.H. Lim, L.F. Chi*, S.X. Du*, “Two-stage machine learning framework for accurate discrimination of isomers and very-similar molecules on surfaces”, J. Am. Chem. Soc. 147 (2025) 35232.
(3) Y.Q. Zhu, J.-T. Sun*, J.B. Pan, J. Deng, and S.X. Du*, “Enforced symmetry breaking for anomalous valley Hall effect in two-dimensional hexagonal lattices”, Phys. Rev. Lett. 134 (2025) 046403 (2025).
(4) Y.Q. Zhu, M.Q. Gu, Y.T. Liu, X.B. Chen, Y.H. Li, S.X. Du*, and Q.H. Liu*, “Sliding ferroelectric control of unconventional magnetism in stacked bilayers”, Phys. Rev. Lett. 135 (2025), 056801.
(5) Wang, Y.; Tao, L.; Guzman, R.; Luo, Q.; Zhou, W.; Yang, Y.; Wei, Y. F.; Liu, Y.; Jiang, P. F.; Chen, Y. T.; Chen, Y. T.; Lv, S. X.; Ding, Y. X.; Wei, W.; Gong, T. C.; Wang, Y.; Liu, Q.; Du, S. X.*; Liu, M.* A stable rhombohedral phase in ferroelectric Hf(Zr)O capacitor with ultralow coercive field. Science 381 (2023), 558-563.
(6) Chen, H.; Zhang, X.-L.; Zhang, Y.-Y.; Wang, D.; Bao, D.-L.; Que, Y.; Xiao, W.; Du*, S.X.; Ouyang, M.; Pantelides, S. T.; Gao, H.-J.* Atomically precise, custom-design origami graphene nanostructures. Science 2019, 365 (2019), 1036-1040
(7) Lin, X.; Lu, J. C.; Shao, Y.; Zhang, Y. Y.; Wu, X.; Pan, J. B.; Gao, L.; Zhu, S. Y.; Qian, K.; Zhang, Y. F.; Bao, D. L.; Li, L. F.; Wang, Y. Q.; Liu, Z. L.; Sun, J. T.; Lei, T.; Liu, C.; Wang, J. O.; Ibrahim, K.; Leonard, D. N.; Zhou, W.; Guo, H. M.; Wang, Y. L.*; Du, S. X.*; Pantelides, S. T.*; Gao, H. J.* Intrinsically patterned two-dimensional materials for selective adsorption of molecules and nanoclusters. Nature Materials 16 (2017), 717
(8) Li, Y.H.; Wan, G.L.; Zhu, Y.Q.; Yang, J.Y.; Zhang, Y.F.; Pan, J.B.*; Du, S.X.* High-throughput screening and machine learning classification of van der Waals dielectrics for 2D nanoelectronics. Nature Communications, 15 (2024) 9527(2024).
(9) Gao, Y.; Huang, L.; Cao, Y.; Richter, M.; Qi, J.; Zheng, Q.; Yang, H.; Ma, J.; Chang, X.; Fu, X.; Palma, C.-A.; Lu, H. L.; Zhang, Y.-Y.; Cheng, Z.; Lin, X.; Ouyang, M.; Feng, X.L.*; Du, S.X.*; Gao, H.-J.* Selective activation of four quasi-equivalent C-H bonds yields N-doped graphene nanoribbons with partial corannulene motifs. Nature Communications 13 (2022), 6146,
(10) D.F. Wang, D.-L. Bao, Q. Zheng, C.-T. Wang, S.Y. Wang, P. Fan, S. Mishra, L. Tao, Y. Xiao, L. Huang, X.L. Feng, K. Müllen, Y.-Y. Zhang, R. Fasel, P. Ruffieux*, S.X. Du* & H.-J. Gao*, "Twisted bilayer zigzag-graphene nanoribbon junctions with tunable edge states"， Nature Communications 14, 1018 (2023).
(11) Yang, J.Y.; Pan, J.B.; Deng, J.; Zhang, Y.F.; Li, Y.H.; Zhu, Y.Q.; Wan, G.L.; Du, S.X.* Vacancy-Induced Anionic Electrons in Single-Metal Oxides and Their Possible Applications in Ammonia Synthesis. Journal of the American Chemical Society 146 (2024) 21160−21167.
(12) Chen, H.; Tao, L.; Wang, D.; Wu, Z.-Y.; Zhang, J.-L.; Gao, S.; Xiao, W.; Du*, S.; Ernst*, K.-H.; Gao, H.-J.* Stereoselective on-surface cyclodehydrofluorization of a tetraphenylporphyrin and homochiral self-assembly. Angewandte Chemie International Edition 59 (2020), 17413-17416
(13) J.B. Pan, Y.-F. Zhang, Y.-Y. Zhang, and S.X. Du#, “Engineering two-dimensional magnetic heterostructures: a theoretical perspective”, Nano Lett. 24 (2024) 14909-14923.
(14) Li, P., L. Gao, L. Tao, J. Pan, F. H. Lim, Y.-F. Zhang and S. Du*, "Semiconducting Scandium/Yttrium Chalcohalides: Promising Visible-Light-Driven Photocatalysts for Overall Water Splitting." ACS Catalysis 15 (2025) 4533-4540.
(15) Sun, J. Q., L. Tao, C. L. Ye, Y. Wang, G. Meng*, H. Y. Lei, S. K. Zheng, C. Xing, X. Tao, P. F. Wu, J. A. Chen*, S. X. Du*, D. S. Wang and Y. D. Li*, "MOF-Derived Ru1Zr1/Co Dual-Atomic-Site Catalyst with Promoted Performance for Fischer-Tropsch Synthesis." Journal of the American Chemical Society 145 (2023): 7113-7122.
(16) Gao, L.; Sun, J. T.; Lu, J. C.; Li, H.; Qian, K.; Zhang, S.; Zhang, Y. Y.; Qian, T.; Ding, H.; Lin*, X.; Du, S.X.*; Gao, H. J.* Epitaxial growth of honeycomb monolayer CuSe with Dirac nodal line fermions. Advanced Materials 30 (2018), e1707055
(17) Deng, J.; Pan, J. B.; Zhang, Y. F.; Du, S. X.* Database construction of two-dimensional charged building blocks for functional-oriented material design. Nano Letters 23 (2023), 4634–4641.
(18) Du, S. X.; Gao, H. J.*; Seidel, C.; Tsetseris, L.; Ji, W.; Kopf, H.; Chi, L. F.; Fuchs, H.; Pennycook, S. J.; Pantelides, S. T.* Selective nontemplated adsorption of organic molecules on nanofacets and the role of bonding patterns. Physical Review Letters 97 (2006), 156105
(19) Tao, L.; Guo, W.; Zhang, Y.-Y.; Zhang, Y.-F.; Sun, J.; Du, S.X.*; Pantelides, S. T. Quantum nutcracker for near-room-temperature H2 dissociation. Science Bulletin 64 (2019), 4-7
(20) Ren, J., M. Freitag, Y. Gao, P. Bellotti, M. Das, B. Schulze Lammers, H. Monig, Y. Zhang, C. G. Daniliuc, S. Du*, H. Fuchs* and F. Glorius*, "Reversible Self-Assembly of an N-Heterocyclic Carbene on Metal Surfaces." Angewandte Chemie International Edition 61 (2022) e202115104.

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