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陈俊

男, 中国科学院福建物质结构研究所, 教授/研究员/教授级高工或同等级别

学习/工作经历

2006.9 - 2010.6,南京大学化学化工学院,理学学士
2010.9 - 2016.7,中国科学院大连化学物理研究所,理学博士
2016.7 - 2019.7,厦门大学化学化工学院、能源材料化学协同创新中心,博士后
2019.10 - 2020.7,University of New Mexico,化学与化学生物学系,博士后
2020.11 - 今,中国科学院福建物质结构研究所,研究员

研究领域和兴趣

理论计算化学、分子反应动力学

主要业绩

分子反应动力学致力于在微观层面上揭示化学反应的动态规律,它不仅是化学中的核心基础学科,而且是一门涉及许多交叉学科的重要基础学科,它为能源化学、燃烧化学、激光化学、环境化学等多个学科提供了大量基础数据。在理论和实验工作者的紧密合作下,分子反应动力学在气相与表界面反应机制研究中已取得了诸多成果,理论工作也从解释实验逐步发展到预测实验,并能抽提出新的反应机理,进而指导实验。然而,当反应机制的研究深入到极端条件或复杂体系时,分子反应动力学理论计算研究仍然面临多方面的瓶颈。即使对于最简单的三原子体系,当反应物分子处于超冷状态或振动激发态时,为了准确预测和解释反应机制,量子动力学对势能面精度的要求往往需要达到光谱级别。当研究体系从三原子发展到四至六原子体系时,不仅高精度电子结构的单点能计算量激增,由于体系自由度的迅速增大,反应通道等复杂度也大幅增加,高精度势能面构造又会面临高维空间中数据集的筛选方法与完备性测试等问题。从气相体系到表面反应体系,除了计算资源需求增加,理论工作者还会面临一系列电子结构与动力学方法的更大限制。尽管现有理论研究在催化反应机制等表界面反应中已有大量成果产出,但提升计算精度与效率,将表界面反应的研究从静态视角推到动态视角,始终是理论研究的重要目标。因此,进一步发展和应用先进的电子结构方法,发展高效而准确的势能面构造方法,长期以来都是分子反应动力学理论研究领域的重要任务。这些方面的进展将极大地推动分子反应动力学的发展。
我们通过发展和应用一系列理论与计算方法,从气相到表界面体系,针对上述多个瓶颈问题取得了一系列进展。针对量子反应动力学研究对势能面精度和速度的需求,发展了基于神经网络的一系列技术和程序,解决了高维空间数据集构造问题,提出了严格的收敛准则,建立了多原子体系的高精度势能面构建方法。面向分子振动激发或低碰撞能等极端条件下的反应机制,基于高精度势能面和量子动力学计算,在理论结合实验的反应动力学机制研究中取得了一系列突破,发现了反应物振动激发导致的共振现象、低温下共振增强隧穿效应导致的非阿伦尼乌斯现象、重-轻-重体系特有的反应振荡现象等新反应机制。针对表界面体系的高精度势能面构造和动力学面临的难题,提出了高等级密度泛函理论构造高精度势能面的策略,参与开发了周期性边界的电子结构程序,建立了精准计算表界面吸附与扩散自由能的动态策略。

代表成果

1. Chenchen Li, Xian Chen, Tan Jin, Tianmin Wu*, Jun Chen*, Wei Zhuang*, Impact of Functional Groups within the Spacer Cation on the Properties of Two-Dimensional Monolayer Perovskites, Nano Mater. Sci., in press (2024), DOI: 10.1016/j.nanoms.2024.02.005
2. Zhenghui Tan, Jun Chen*, Sen Lin*, Theoretical Insights into H2 Activation and Hydrogen Spillover on Near-Surface Alloys with Embedded Single Pt Atoms, ACS Catal., 14 (4) (2024), DOI: 10.1021/acscatal.3c05660
3. Jun Chen*, Fengyan Wang*, Xin Xu*, A global 2A" state potential energy surface for the Al (2P) + O2 (3Σg-) → AlO (2Σ+) + O (3P) reaction based on the doubly hybrid functional XYG3, J. Chem. Phys., 159 (22) (2023), DOI: 10.1063/5.0176798
4. Xin Xu†, Jun Chen†, Xiaoxiao Lu, Wei Fang, Shu Liu, Dong H. Zhang*, Strong Non-Arrhenius behavior at low temperatures in the OH + HCl → H2O + Cl reaction due to resonance induced quantum tunneling, Chem. Sci., 13 (26) (2022), DOI: 10.1039/d2sc01958b
5. Zaifa Shi, Yihuang Jiang, Jingxiong Yu, Shanjun Chen*, Jun Chen*, Zichao Tang*, Lansun Zheng, Develop the low-temperature oxidation mechanism of cyclopentane: an experimental and theoretical study, Chem. Eur. J., 28 (8) (2022), DOI: 10.1002/chem.202103546
6. Jun Chen, Seenivasan Hariharan, Jörg Meyer, Hua Guo*, Potential Energy Landscape of CO Adsorbates on NaCl(100) and Implications in Isomerization of Vibrationally Excited CO, J. Phys. Chem. C, 124 (35) (2020), DOI: 10.1021/acs.jpcc.0c05985
7. Zhen Chen†, Jun Chen†, Rongjun Chen, Ting Xie, Xingan Wang, Shu Liu*, Guorong Wu*, Dongxu Dai, Xueming Yang*, Dong H. Zhang*, Reactivity oscillation in the heavy-light-heavy Cl + CH4 reaction, PNAS, 117 (17) (2020), DOI: 10.1073/pnas.1917618117
8. Tiangang Yang†, Jun Chen†, Long Huang, Tao Wang, Chunlei Xiao*, Zhigang Sun*, Dongxu Dai, Xueming Yang*, Dong H. Zhang*, Extremely short-lived reaction resonances in Cl + HD (v = 1) → DCl + H due to chemical bond softening, Science, 347 (6217) (2015), DOI: 10.1126/science.1260527
9. Tao Wang†, Jun Chen†, Tiangang Yang, Chunlei Xiao*, Zhigang Sun*, Long Huang, Dongxu Dai, Xueming Yang*, Dong H. Zhang*, Dynamical resonances accessible only by reagent vibrational excitation in the F + HD → HF + D reaction, Science, 342 (6165) (2013), DOI: 10.1126/science.1246546
10. Jun Chen, Xin Xu, Xin Xu, Dong H. Zhang*, A global potential energy surface for the H2 + OH ↔ H2O + H reaction using neural networks, J. Chem. Phys., 138 (15) (2013), DOI: 10.1063/1.4801658

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