威斯尼斯人官网

计算化学创新研究团队

发布时间:2020-05-11浏览次数:753

计算化学创新研究团队

Innovation Research Team of Computational Chemistry

一、团队介绍

“计算化学创新研究团队”依托威斯尼斯人官网威斯尼斯人官网化学工程与技术专业,采用密度泛函理论计算、从头算和经典分子动力学模拟、大数据机器学习以及过程模拟等先进的物理/化学/化工方法,以计算催化、计算结构生物学、计算有机化学、多尺度数值模拟及纳米材料为研究方向。目前团队成员包括教授1人、副教授3人,均有海外学习和工作经历,2015-2019年在校硕士研究生25人。团队成员分别具有固体材料催化理论计算、有机分子热力学性质精确计算、有机化学反应机理及数值计算模拟等相关的研究背景,知识结构有很强的互补性和跨学科特点。团队具有承担国家级科研项目的能力,目前承担及完成国家和上海市级各类科研项目3项。

研究方向1:计算催化

随着计算机速度的大幅提高和密度泛函理论(DFT)方法的不断改进,计算机模拟目前已成为全球学术界和工业界在先进催化和材料研究领域里不可或缺的研究手段,基于DFT计算并辅助以从头算分子动力学、经典分子动力学及动力学蒙特卡罗模拟等多尺度计算方法,在实际应用中发挥着越来越重要的作用,涉及先进催化材料的结构及性能、表面催化反应、催化剂表征等,研究成果将加深对相关催化反应及催化剂构效关系在分子层面上的认识,从而为实用催化剂提供设计思路和依据,指导实验研究。

研究方向2:计算结构生物学

借助多尺度模拟方法,从分子和原子水平上深入解析生物分子机器(尤其是蛋白酶类)行使特定功能的热动力学机制,为基于结构理性优化和改造功能生物大分子及相应的配体提供重要的理论依据。当前课题组致力于基因编辑酶系统CRISPR/Cas9的结构-动力学-功能关系研究。通过与国内外实验课题组开展合作,我们的最终目标是:降低CRISPR/Cas9固有的脱靶效应,提高该体系的基因编辑效率,并筛选/设计相应的小分子调控化合物。相关研究将推动CRISPR/Cas9这一革命性技术在生物医学上的应用。

研究方向3计算有机化学

运用量子化学理论计算方法,实现有机小分子化学反应及金属有机反应中(如C-HC-C活化反应)热力学性质的高精度计算,如键解离能、pKa及氧化还原电势等,预示和阐明有机化学反应中取代基效应、结构-性能关系; 探索该类反应的反应机理及分子动力学研究,为有机反应的实验研究提供热力学理论数据支持,理解并分析其反应性及选择性,进一步为实验中催化剂及底物的设计、筛选提供理论指导。

研究方向4多尺度数值模拟及纳米材料

与英国阿伯丁大学的化工领域数值模拟专家Derksen教授及佐治亚理工学院的纳米材料专家Tsukruk教授课题组展开合作。进行气-液、液-固体系中的多尺度数值模拟,研究相关体系中固体颗粒的破碎与成长机理,气泡的破碎与聚并机制,为深入研究结晶及多相反应等过程中的流体力学及相应的机理提供理论基础和指导;同时,研究化工流程模拟及工艺优化,对纳米纤维素和石墨烯等功能化纳米材料在工艺废水及结晶等领域展开应用研究,推动纤维素的资源化利用。

二、团队成员

  

  

  

1

177bfbdb-e32c-4ae8-842e-231d970b9a75

安炜:男,教授,博士

美国内布拉斯加大学林肯分校 计算化学

松江区第五届拔尖人才

Email: weian@sues.edu.cn

Phone: (021)  67874046

主要从事催化和材料科学领域中的计算模拟研究工作,曾先后在美国阿拉巴马大学、俄克拉何马大学和布鲁克黑文国家实验室从事科研工作。目前研究方向为可持续化学和能源转化中催化反应的理论研究:1. 电催化反应及电极材料设计;2. 生物质油催化升级反应;3. 金属纳米颗粒;4. 金属/氧化物界面效应。20156月入职以来在ACS Catalysis, Journal of Catalysis, Nanoscale, ACS Sustainable  Chemistry & Engineering, Journal of Power Sources, Catalysis Science  & Technology, Applied Surface Science, JPCC, PCCP 等物理化学和催化类国际主流SCI学术期刊上,发表通讯/第一作者论文20篇; 迄今,已发表>70SCI论文, 他引次数>3200, H-指数30; 受邀成为国家自然科学基金计算催化理论研究领域优秀青年科学基金、面上项目和重大计划的评审专家。目前主持在研国家自然科学基金面上项目一项,主持完成上海市自然科学基金项目一项。

  

  

  

 2

左志成:男,副教授,博士

复旦大学,物理化学

入选省部级人才

Email: ZhichengZuo@unthsc.edu

Phone: +86 15221432062mobile

主要从事生物大分子相关的计算机模拟工作,曾在美国北德州大学健康科学中心进行博士后研究。研究方向包括:1. 生物大分子结构、动力学行为与功能的关系;2.蛋白酶催化机理研究、蛋白酶活性与特异性的理性优化;  3. 基于结构的药物合理设计与优化。目前受到上海市QNDFXZ岗位项目资助。在Nature Communication, eLife, Journal of  Chemical Information and Modeling, Journal of Physical Chemistry BTalantaScientific  Reports等国际刊物上发表论文10余篇;作为第二发明人,申请国际专利一项。

  

  

  

3

郑文锐:女,副教授,博士

中国科学技术大学,有机化学

Email: wrzheng@sues.edu.cn

Phone: (021)  67791216

主要从事物理有机化学及量子化学计算研究工作,研究方向包括,有机化合物键解离能的理论研究、氢键在有机小分子催化中应用的理论研究及有机小分子催化反应中的机理研究、金属有机反应的机理及动力学研究等。主持并完成上海市教委优秀青年基金项目一项和校科技发展基金重点项目一项。在Journal of Chemical Theory and ComputationNew Journal of ChemistryJournal of  Physical Chemistry A SCI学术期刊发表论文二十余篇。

  

  

  

4

  

张丽娟:女,副教授,博士

华东理工大学,化学工艺

Email: zhanglj0128@sues.edu.cn

Phone: (021) 67791216

主要从事化工流程Aspen模拟、Fluent模拟及功能纳米材料研究工作,目前研究方向:1.功能纳米材料废水处理和结晶中的应用;2.-固体系和气-液体系中数值模拟;3.化工过程模拟及工艺优化。近几年在Separation and  Purification Technology, Microchimica Acta, Applied  Surface Science等国际主流SCI学术期刊上,发表通讯/第一作者论文10余篇,授权专利1项。主持完成上海市浦东新区博士后项目一项。

三、研究成果

1.Yonghao Feng, Wei An*, Zeming Wang, Yuanqiang Wang, Yong Men, Yuanyuan Du, Electrochemical CO2 Reduction Reaction on M@Cu(211) Bimetallic Single-Atom Surface Alloys: Mechanism, Kinetics, and Catalyst Screening, ACS Sustainable Chem. Eng., 2020, 8, 210-222.

2.Lijun Sui, Wei An*, Yonghao Feng, Zeming Wang, Jingwen Zhou, Seung Hyun Hur*, Bimetallic Pd-Based surface alloys promote electrochemical oxidation of formic acid: Mechanism, kinetics and descriptor, J. Power Sources, 2020, 451, 227830.

3.ZhichengZuo; Jin Liu. Allosteric regulation of CRISPR-Cas9 for DNA-targeting and cleavage, Curr. Opin. Struct. Biol., 2020, 62,166-174.

4.Qingliang Huang#, Haimei Liu#, Wei An*, Yuanqiang Wang, Yonghao Feng, Yong Men, Synergy of Metallic NiCo Dimer Anchored on C2N-Graphene Matrix Promotes Electrochemical CO2 Reduction Reaction, ACS Sustainable Chem. Eng., 2019, 7, 19113-19121.

5.Zeming Wang, Wei An*, Yangang Sun, Mark S. Hybertsen, Probing Structural Reconstruction of Metal Nanoparticles under Annealing and Water Vapor Conditions: A Theoretical Study, J. Phys. Chem. C, 2019, 123, 29783-29793.

6.Jingwen Zhou, Wei An*, Zeming Wang, Xin Jia, Hydrodeoxygenation of phenol over Ni-based bimetallic single-atom surface alloys: mechanism, kinetics and descriptor, Catal. Sci. Technol., 2019, 9, 4314-4326.

7.Juan Yao, Yaru Zheng, Xin Jia, LixuanDuan, Qiang Wu*, Cunping Huang, Wei An*, Qunjie Xu, Weifeng Yao*, Highly Active Pt3Sn{110}-Excavated Nanocube Cocatalysts for Photocatalytic Hydrogen Production, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2019, 11, 25844-25853

8.Xin Jia, Wei An*, Zeming Wang, Jingwen Zhou, Effect of Doped Metals on Hydrodeoxygenation of Phenol over Pt-Based Bimetallic Alloys: Caryl-OH Versus CaliphaticH-OH Bond Scission, J. Phys. Chem. C, 2019, 123,16873-16882.

9.Yuanyuan Zheng, Wenrui Zheng*, Danfeng Zhu, Huifang Chang, Theoretical modeling of pKas of thiol compounds in aqueous solution, New J. Chem., 2019, 43, 5239-5254.

10.Danfeng Zhu, Wenrui Zheng*, Yuanyuan Zheng, Huifang Chang, HongyunXie, A theoretical study on one-electron redox potentials of organotrifluoroborate anions, New J. Chem., 2019, 43, 8590-8605.

11.Huifang Chang,Wenrui Zheng*, Yuanyuan Zheng, Danfeng Zhu, Jiaoyang Wang, The DFT study on RhC bond dissociation enthalpies of (iminoacyl) rhodium(III)hydride and (iminoacyl)rhodium(III)alkyl, Tetrahedron Lett., 2019, 60, 310-321.

12.Xuexue Fan, Yanan Xu, Tiandu Sheng, Dongqing Zhao, Haikuan Yuan, Fengjiao Liu, XijianLiu,Xueyan Zhu, Lijuan Zhang*, Jie Lu*, Amperometric sensor for dopamine based on surface-graphenization pencil graphite electrode prepared by in-situ electrochemical delamination, Microchim. Acta, 2019, 186, 324.

13.ZhichengZuo, Ashwini Zolekar, Kesavan Babu, Victor JT Lin, Hamed S Hayatshahi, Rakhi Rajan, Yu-Chieh Wang, Jin Liu. eLife, 2019, 8:e46500.

14.ZhichengZuo & Jin Liu, Assessing the Performance of the Nonbonded Mg2+ Models in a Two-Metal-Dependent Ribonuclease. J. Chem. Inf. Model., 2019, 59:399-408.

15.Hao Wang, Wei An*, Xiaoyang Liu, C. Heath Turner*, Oxygen Reduction Reaction on Pt (111), Pt (221), and Ni/Au1Pt3(221) Surfaces: Probing Scaling Relationships of Reaction Energetics and Interfacial Composition, Chem. Eng. Sci., 2018, 184, 239250.

16.Xin Jia, Wei An*, Adsorption of Monocyclic Aromatics on Transition Metal Surfaces: Insight into Variation of Binding Strength from First-Principles, J. Phys. Chem. C, 2018, 122, 21897-21909.

17.Xudong Cui, Wei An*, Xiaoyang Liu, Hao Wang, Yong Men, Jinguo Wang, C2N-graphene supported single-atom catalysts for CO2 electrochemical reduction reaction: mechanistic insight and catalyst screening, Nanoscale, 2018, 10, 15262-15272.

18.Yuanyuan Zheng, Wenrui Zheng*, Jiaoyang Wang, Huifang Chang, Danfeng Zhu, Computational study on N?N homolytic bond dissociation enthalpies of hydrazine derivatives, J. Phys. Chem. A 2018, 122, 2764?2780.

19.Xiaoyang Liu, Wei An*, C. Heath Turner, Daniel E. Resasco, Hydrodeoxygenation of m-cresol over bimetallic NiFe alloys: Kinetics and thermodynamics insight into reaction mechanism, J. Catal., 2018, 359, 272-286.

20.Xiaoyang Liu, Wei An*, Yixing Wang, C. Heath Turner, Daniel E. Resasco, Hydrodeoxygenation of guaiacol over bimetallic Fe-alloyed (Ni, Pt) surfaces: reaction mechanism, transition-state scaling relations and descriptor for predicting CO bond scission reactivity, Catal. Sci. Technol., 2018, 8, 21462158.

21.Wei An*, Predicting the structural evolution of Ge n?(3 n 20) clusters: an anion photoelectron spectroscopy simulation, Phys. Chem. Chem. Phys., 2018, 20, 25746-25751.

22.ZhichengZuo, Rachel Smith, Zhenglan Chen, Amruta Agharkar, Heather Snel, Ren-qi Huang, Jin Liu, Eric Gonzales. Identification of a unique Ca2+-binding site in rat acid-sensing ion channel 3. Nat. Commun., 2018, 9(1):2082

23.Hao Wang, Wei An*, Promoting the oxygen reduction reaction with gold at step/edge sites of Ni@ AuPt coreshell nanoparticles, Catal. Sci. Technol., 2017, 7, 596-606.

24.Fan Wang,Lijuan Zhang*, Yeying Wang, Xijian Liu, Sohrab Rohani, Jie Lu*, Fe3O4@SiO2@CS-TETA functionalized graphene oxide for the adsorption of methylene blue (MB) and Cu(II), Appl. Surf. Sci., 2017, 420, 970-981.

25.Jiaoyang Wang, Wenrui Zheng*, Yuanyuan Zheng, Theoretical study on homolytic BB cleavages of diboron(4) compounds, RSC Adv. 2017, 7, 49251-49272.

26.Jiaoyang Wang, Wenrui Zheng*, Lanlan Ding, Yingxing Wang, Computational study on CB homolytic bond dissociation enthalpies of organoboron compounds, New J. Chem., 2017, 41, 1346-1362.

27.Wei An?, Yong Men, Jinguo Wang, Comparative study on hydrogenation of propanal on Ni(111) and Cu(111) from density functional theory, Appl. Surf. Sci., 2017, 394, 333339.

28.Wei An*, Yong Men, Jinguo Wang, Ping Liu*, Interfacial and Alloying Effects on Activation of Ethanol from First-Principles, J. Phys. Chem. C 2017, 121, 5603?5611.

29.Feng Liu, Yong Men*, Jinguo Wang, Xiaoxiong Huang, Yuanqiang Wang, Wei An*, The Synergistic Effect to Promote the Direct Conversion of Bioethanol into Isobutene over Ternary Multifunctional CrxZnyZrzOn Catalysts, ChemCatChem, 2017, 9, 1758-1764.

30.Mudan Zhang, Zhenxuan Fang, JinghuanZhai, Shimin Mao, Lijuan Zhang*, Sohrab Rohani, Jie Lu*, Measurement and Correlation of the Solubility of Rivaroxaban (form I) in Binary Mixtures of Ethyl Acetate with Tetrahydrofuran, N,N-dimethylformamide, and N,N-dimethylacetamide from 278.15 to 318.15 K, J. Chem. Thermodyn., 2016, 94, 1-6.

31.Wei An*, Ping Liu*, The complex behavior of the Pd7 cluster supported on TiO2(110) during CO oxidation: adsorbate-driven promoting effect, Phys. Chem. Chem. Phys., 2016, 18, 30899-30902.

32.Wenrui Zheng*, Lanlan Ding, Jiaoyang Wang, Yingxing Wang, Computational study on alkenyl/aryl C(sp2)O homolytic cleavage of carboxylates and carbamates, RSC Adv. 2016, 6, 26514-26525.

33.Lanlan Ding, Wenrui Zheng*, Yingxing Wang, Theoretical study on homolytic C(sp2)O cleavage in ethers and phenols, New J. Chem., 2015, 39, 6935-6943.

34.Lanlan Ding, Wenrui Zheng*, Yingxing Wang, The homolytic C-O cleavage in phosphates and sulfonates, J. Phys. Chem. A, 2015, 119, 3488-3499.

35.Wei An, Ping Liu*, Rationalization of Au concentration and distribution in AuNi@Pt coreshell nanoparticles for oxygen reduction reaction, ACS Catal., 2015, 5, 6328-6336.

36.Guan Liu, Lijuan Zhang*, Shimin Mao, Sohrab Rohani, Chi-Bun Ching, Jie Lu*, Zwitterionic Chitosan-silica-PVA Hybrid Ultrafiltration Membranes for Protein Separation. Sep. Purif. Technol., 2015, 152, 55-63.

37.Wei An*, The role of synergic interaction in transition state formation for the aldol reaction on a metal oxide catalyst: a DFT investigation, Phys. Chem. Chem. Phys., 2015, 17, 22529-22532.

四、科研项目

1.安炜,国家自然科学基金面上项目(21673137)65万,2017.1-2020.12.

2.安炜,上海市自然科学基金(16ZR1413900), 20万,2016.7-2019.6.

3.左志成,上海市教委QNDFXZ岗位项目,60万,2019-2022

五、研究生培养

2015

刘骁洋

汪浩

隋丽君

(博士生)

王娇阳

  

  

  

  

2016

贾昕

崔旭东

郑圆圆

樊学学

  

  

  

  

2017

冯永豪

王泽铭

周婧雯

常慧方

朱丹凤

刘晓迪

  

  

2018

黄庆亮

刘海美

杜园园

房聪

谢鸿运

盛天都

赵冬青

杨旭曼

2019

何苗苗

张瑾

刘冉冉

杨雅鑫

谢菁涵

李昊天

康敏捷

  







六、团队活动

“计算化学创新研究团队”与美国俄克拉荷马大学化工生物和材料学院的Daniel Resasco教授、阿拉巴马大学工程学院化工与生物工程系的Heath Turner教授、英国阿伯丁大学工程学院的Jos Derksen教授、美国佐治亚理工学院材料科学与工程学院的Vladimir Tsukruk教授、美国能源部布鲁克黑文国家实验室功能纳米材料中心Mark Hybertsen建立了有效的合作关系,开展学术交流;此外,课题组与韩国蔚山大学联合培养博士研究生。


Daniel Resasco教授来访交流                              Heath Turner教授来访交流


Jos Derksen教授来访交流                        德国洪堡学者熊锐博士来访交流

七、仪器设备

目前团队已在国家超级计算天津中心、上海中心、美国布鲁克海文国家实验室功能纳米材料中心超算中心申请大量机时,实验室自行管理维护312核高性能机组



威斯尼斯人官网_威斯尼斯人6613com