马锋杰 研究员
地址: 北京师范大学高等量子研究中心
北京市海淀区新街口外大街19号
北京师范大学科技楼A313
邮政编码: 100875
电话号码: +86-10-58802697 (office)
电子邮箱: fengjie.ma@bnu.edu.cn
教育及工作简历:
2016-present: 北京师范大学高等量子研究中心,特聘研究员
2010-2015: 美国威廉玛丽学院物理系,博士后
2004-2010: 中国科学院理论物理研究所,博士
2000-2004: 中国科学与技术大学,学士
代表性论文:
  1. "Downfolding calculations in solids by auxiliary-field quantum Monte Carlo", Fengjie Ma, Wirawan Purwanto, Shiwei Zhang, and Henry Krakauer, Phys. Rev. Lett. 114, 226401 (2015).
  2. "Excited state calculations in solids by auxiliary-field quantum Monte Carlo", Fengjie Ma, Shiwei Zhang, and Henry Krakauer, New J. Phys. 15, 093017 (2013).
  3. "Finite-size correction in many-body electronic structure calculations of magnetic systems", Fengjie Ma, Shiwei Zhang, and Henry Krakauer, Phys. Rev. B 84, 155130 (2011).
  4. "First-Principles Calculations of the Electronic Structure of Tetragonal alpha-FeTe and alpha-FeSe Crystals: Evidence for a Bicollinear Antiferromagnetic Order", Fengjie Ma, Wei Ji, Jiangping Hu, Zhong-Yi Lu, and Tao Xiang, Phys. Rev. Lett. 102, 177003 (2009).
  5. "pi-junction to probe antiphase s-wave pairing in iron pnictide superconductors", Wei-Qiang Chen, Fengjie Ma, Zhong-Yi Lu, and Fu-Chun Zhang, Phys. Rev. Lett. 103, 207001 (2009).
  6. "Arsenic-bridged antiferromagnetic superexchange interactions in LaFeAsO", Fengjie Ma, Zhong-Yi Lu, and Tao Xiang, Phys. Rev. B 78, 224517 (2008).
  7. "Iron-based layered compound LaFeAsO is an antiferromagnetic semimetal", Fengjie Ma and Zhong-Yi Lu, Phys. Rev. B 78, 033111 (2008).
研究工作简介:

如何更加准确地求解多电子体系薛定谔方程是凝聚态物理的核心问题之一。除氢原子问题存在严格解外,我们需要通过各种近似来简化地处理量子多体问题。现如今在材料数值模拟中应用最为广泛的平均场密度泛函理论就是利用对未知的交换关联泛函做近似处理来实现单电子求解的。但这种平均场理论在电子关联作用计算中存在很大的局限性,尤其是对于强关联材料(包括高温超导材料,过渡金属氧化物,重费米子体系等),往往可能导致错误的结论。

量子蒙特卡罗是一种通过计算机随机抽样的方法来实现对多体系统基态波函数的直接描述,非微扰,无经验参数。最近十几年间,量子蒙特卡罗方法在真实材料模拟方面得到了快速的发展,已经成为一个可以对材料电子结构性质进行最精确计算的数值方法之一。对比于十多年前的情况,有理由相信,量子蒙特卡罗方法会发展成为今后的标准电子结构计算方法,就像现在平均场密度泛函理论扮演的角色一样。

在过去的研究中,我们主要关注于数值算法的发展, 以及其在计算材料科学中的应用。具体在计算方法方面,包含常规的平均场密度泛函理论和更为复杂的考虑多体相互作用的辅助场量子蒙特卡罗方法。我们提出了一系列的计算方法,发展了自己的软件包,实现和拓展了真实材料的多体电子结构计算;应用方面则涉及常规系统物性, 超高压下材料性质, 强关联过渡金属氧化物,以及铁基超导系统等的理论和数值计算模拟研究。

今后的课题研究主要还是沿着这两个方向:

  1. 量子蒙特卡罗多体电子结构计算方法中算法的发展。通过引入或发展新的技术,来不断丰富和完善辅助场量子蒙特卡罗方法对材料系统性质的描述,为理解体系中电荷,自旋,轨道等多个自由度耦合导致的新奇物理现象提供强有力的技术手段和平台支持。
  2. 量子蒙特卡罗多体电子结构在实际材料中的应用,对象主要包括过渡金属氧化物,铁基超导体,多铁材料等。目前,利用量子蒙特卡罗方法进行关联材料性质的研究还很有限。主要原因是量子蒙特卡罗计算巨大的资源需求。随着算法的发展和高性能计算的普及,这个瓶颈变得越来越宽,为量子蒙特卡罗在关联材料性质模拟上提供了一个前所未有的机会。我们会对关联材料的一些重要的物理性质给出精确的基准计算。