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男, 北京科技大学化学与化学工程系, 教授/研究员/教授级高工或同等级别
学习/工作经历
1984.09 ─ 1988.06,湘潭大学化学系,学士学位。
1988.09 ─ 1991.06,西北大学化学系,硕士学位。
1991.09 ─ 1995.06,北京大学化学与分子工程学院,博士学位。
1995.07 ─ 1997.05, 中国科学院生物物理研究所, 助理研究员。
1997.06 ─ 1999.03, COE(Center of Excellence) 博士后,分子科学研究所,日本。
1999.04 ─ 2000.03,JST计算科学技术研究员, 日本科学技术振兴事业团,分子科学研究所,日本。
2000.04 ─ 2002.03,印第安那大学化学系(Indiana University,Bloomington),博士后,美国。
2002.03 ─ 2004.02,圣母大学 (University of Notre Dame, Indiana) (能源部)辐射实验室,研究助手,美国。
2004.02 ─ 现在,北京科技大学化学与生物工程学院化学与化学工程系,教授
研究领域和兴趣
理化与计算化学,表面化学
主要业绩
我们课题组的主要业绩分为三个方面:
一、量子化学理论与计算。
长期从事量子化学方面的研究,我们提出了具有大小一致性的单参考态开壳层微扰理论,和文献中同类微扰方法相比,不仅具有大小一致性,微扰序列的收敛快,而且计算结果精确度更高。另外,还提出了具有大小一致性的多参考态微扰理论。在科学出版社出版专著《量子化学中的计算方法》。
二、量子化学的波函数分析方法。
我们提出了基于原子偶极矩校正的Hirshfeld原子电荷计算方法,测试表明该方法的结果符合化学观念,对静电势重现性良好,特别是可以精确重现体系的偶极矩,而且计算量小,是十分有应用前景的原子电荷计算方法。我们还提出拉普拉斯键级,通过在原子模糊重叠空间内对电子密度拉普拉斯函数负值部分进行积分来得到。通过对这种键级进行测试,并与其它键级定义相对比,我们发现拉普拉斯键级与化学键的强度相关性明显比其它键级更好,体现了这种键级定义的合理性和优势。同时拉普拉斯键级还能很好地衡量键的极性,并且具有计算量小的优点。
我们课题组2012年在Journal of Computational Chemistry期刊上发表的论文入选2010年-2020年10年间我国被引次数最高的10篇论文中,排名第2位。
三、液体的表面吸附。
Gibbs方程在溶液的表面吸附方面广为人知,但大多数情况下,Gibbs方程都只对溶液的表面吸附给予定性的描述。唯一定量的例子就是,当表面活性剂在溶液表面吸附饱和时,利用Gibbs方程来计算表面活性剂分子的截面积。近年来,小角度中子反射实验以及和频振动光谱实验都报道了Gibbs方程存在的问题。
近年来我们提出了一个新的溶液表面吸附理论,用来定量描述溶液表面层浓度和本体层浓度之间的关系。另外,我们还发现,即使纯液体也存在表面吸附现象,并推导出了相应的吸附方程,用来定量描述等压时液体表面张力随温度的变化,以及等温时液体表面张力随压力的变化。纯液体的表面吸附对应纯液体从体相到表面相的相变。该相变是放热的。对纯水来说,计算得到的相变热约等于纯水凝固成冰时放出热量的十分之一。
新的吸附理论还用来定量描述表面活性剂在水溶液表面的吸附。我们研究了己基、辛基和癸基三甲基溴化铵这三种表面活性剂(分别缩写为HTABr、OTAbr和DTABr)溶液的表面张力与浓度的关系,并计算了这三种表面活性剂分子的截面积,它们与密度泛函理论估算的分子截面积大小一致。对这三种体系,我们也用Gibbs方程进行了分析。当用Gibbs吸附方程去拟合表面活性剂OTABr和DTABr的实验数据时,计算结果显示每个OTABr和DTABr分子都有两个分子截面积。这显然是不合理的。对于表面活性剂HTABr来说,用Gibbs吸附方程计算得到的分子截面积是唯一的,但与密度泛函理论估算的结果相差甚远。这些情况显示了Gibbs吸附方程的缺陷。
代表成果
1. Qing Ren, Feiwu Chen, Quantitative description of surface adsorption of surfactant in aqueous solution without the Gibbs equation, Chem. Commun. 56, 15076-15079(2020). DOI:10.1039/d0cc06202b.
2. Feiwu Chen, Qing Ren, Novel surface adsorption behavior of liquid at the air-liquid interface, Chem. Phys. Lett., 685, 438–441(2017). DOI: 10.1016/j.cplett.2017.08.018.
3. Jiang Yi, Feiwu Chen,Multireference Rayleigh–Schrödinger perturbation theory and its application, J. Chem. Phys., 150, 124108(2019). DOI: 10.1063/1.5081814.
4. Feiwu Chen, Zhihui Fan, A new size extensive multireference perturbation theory, J. Comput. Chem., 35,121-129(2014). DOI: 10.1002/jcc.23471.
5. Feiwu Chen, A single reference perturbation theory beyond the Møller-Plesset partition, J. Chem. Theory Comput., 5(4), 931-936(2009). DOI: 10.1021/ct800546g.
6. Tian Lu, Feiwu Chen, Multiwfn: A multifunctional wavefunction analyzer, J. Comput. Chem., 33,580-592( 2012). DOI: 10.1002/jcc.22885.
7. Tian Lu, Feiwu Chen, Bond Order Analysis Based on Laplacian of Electron Density in Fuzzy Overlap Space, J. Phys. Chem. A 117 (14), 3100–3108(2013). DOI:10.1021/jp4010345.
8. 陈飞武,《量子化学中的计算方法》,科学出版社,2008年,北京。
9. Feiwu Chen,A new size extensive multireference perturbation theory, 2013, VIII Congress of the International Society of Theoretical Chemical Physics, 匈牙利, 布达佩斯。
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