郑晓

男， 复旦大学， 教授/研究员/教授级高工或同等级别

学习/工作经历

1998.9-2002.8, 中国科学技术大学/化学物理系, 化学, 学士
2002.9-2006.12, 香港大学/化学系, 化学，博士
2007.1-2009.11, 香港科技大学/化学系, 博士后
2009.12-2010.12, 杜克大学/化学系, 博士后
2008.12-2009.11, 杜克大学/化学系, 访问学者（兼职）
2010.12-2022.2, 中国科学技术大学/合肥微尺度物质科学国家研究中心, 研究员
2022.3-现在，复旦大学/化学系，教授

研究领域和兴趣

理论与计算化学

主要业绩

本人的研究领域为理论与计算化学。对于一些具有复杂结构的物理化学体系（如表面单分子体系、凝聚相反应体系、纳米电子器件等），若直接对其整体进行计算模拟，会由于自由度数目巨大而无法处理。为此，可着眼于整体体系的核心部分，而将其余部分作为环境，并利用统计力学方法处理。此时，原体系的核心部分可视为开放体系。当环境具有显著的量子特征时，开放体系与环境之间的相互作用可导致新现象（量子相干、量子纠缠等）与新物态（强关联电子态等）的产生。因此，开放量子体系对复杂化学体系的研究具有重要的基础性意义。
对于粒子数守恒的孤立体系，量子动力学理论已发展得较为成熟，而对粒子数可变化的开放体系，相应的理论方法仍有明显的局限。为突破传统理论方法的瓶颈，本人长期专注于开放量子体系，发展了一系列原创的理论方法，并将其应用于实验上高度关注的一些复杂化学体系。主要研究成果包括：
1. 量子耗散动力学方法的发展
相较于已有较多研究的玻色子环境（声子库等），费米统计的独特性为适用于费米子环境（电子库等）的量子耗散动力学方法的发展带来了额外的困难。本人先后将级联（HEOM）和随机运动方程（SEOM）方法拓展到了费米子环境，为开放量子体系的研究构建了完整、普适、严格的理论框架。
主持开发了计算机程序HEOM-QUICK。作为准确高效、功能强大的量子杂质求解器，该程序为研究体系-环境耦合引发的新奇量子现象提供了有力的理论工具。
2. 开放量子体系的动力学与热力学性质的理论研究
将量子耗散动力学方法与电子结构方法相结合，实现了从第一性原理出发，模拟金属表面吸附磁性单分子的自旋态在外场操控下的响应与演化，并与实验对比，揭示了分子自旋激发和近藤屏蔽（分子局域自旋被金属自由电子的自旋屏蔽）之间的共存和竞争，以及表面环境对过渡金属d电子的深刻影响与调控作用。
提出了非平衡开放量子体系的局域温度和化学势的定义，并设计了具有普适热力学意义、实验上易于实现的测量方案。
3. 开放体系的密度泛函理论方法的发展
将传统的含时密度泛函理论（TDDFT）拓展到了电子数可变的开放体系，发展了实用的数值计算方案，实现了在原子水平上模拟电子在具有开放边界的材料表界面处的注入、迁移与扩散等超快动力学过程。
发展了交换-关联密度泛函的标度修正方法，修正了体系总能量随电子数变化的趋势，系统地减小了电子离域化误差。此外，将基态密度泛函方法的实用性拓展到了负离子共振态、准粒子谱、分子激发能等一些激发态性质。
在包括Phys. Rev. Lett., Nat. Commun.等期刊上发表SCI论文110余篇，引用2800余次。受邀在WIREs Comput. Mol. Sci.和Phys. Rep.等期刊上撰写进展或综述论文6篇。2015年获得中国化学会唐敖庆理论化学青年奖。

代表成果

1. L. Ye, L. Yang, X. Zheng*, and S. Mukamel, "Enhancing circular dichroism signals with vector beams", Phys. Rev. Lett. 126, 123001 (2021)
2. H.-D. Zhang, L. Cui, H. Gong, R.-X. Xu, X. Zheng*, and Y. Yan, "Hierarchical equations of motion method based on Fano spectrum decomposition for low temperature environments", J. Chem. Phys. 152, 064107 (2020)
3. L. Han, V. Chernyak, Y.-A. Yan, X. Zheng*, and Y. Yan, "Stochastic representation of non-Markovian fermionic quantum dissipation", Phys. Rev. Lett. 123, 050601 (2019)
4. L. Ye, X. Wang, D. Hou, R.-X. Xu, X. Zheng*, and Y. Yan, "HEOM-QUICK: a program for accurate, efficient, and universal characterization of strongly correlated quantum impurity systems", WIREs Comput. Mol. Sci. 6, 608-638 (2016)
5. C. Li, X. Zheng*, A. J. Cohen, P. Mori-Sanchez, and W. Yang*, "Local scaling correction for reducing delocalization error in density functional approximations", Phys. Rev. Lett. 114, 053001 (2015)
6. X. Zheng, Y. Yan, and M. Di Ventra, "Kondo memory in driven strongly correlated quantum dots", Phys. Rev. Lett. 111, 086601 (2013)
7. Z. Li, N. Tong, X. Zheng*, D. Hou, J. Wei*, J. Hu, and Y. Yan*, "Hierarchical Liouville space approach for accurate and universal characterization of quantum impurity systems", Phys. Rev. Lett. 109, 266403 (2012)
8. X. Zheng, A. J. Cohen, P. Mori-Sanchez, X. Hu, and W. Yang*, "Improving band gap prediction in density functional theory from molecules to solids", Phys. Rev. Lett. 107, 026403 (2011)
9. X. Zheng, F. Wang, C. Y. Yam, Y. Mo, and G. Chen*, "Time-dependent density-functional theory for open systems", Phys. Rev. B 75, 195127 (2007)
10. X. Zheng, G. Chen*, Z. Li, S. Deng, and N. Xu*, "Quantum mechanical investigation of field emission mechanism of a micrometer-long single-walled carbon nanotube", Phys. Rev. Lett. 92, 106803 (2004)

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