团队成员：刘英、王静、齐世飞、谢尊、田之雪、赵荟艳、姚晓静、马凤仙、焦亚龙、吴宏博、刘钊

材料模拟与设计是物理学一级学科博士点的主要方向之一。本方向主要在纳米体系材料的优化设计、物性调控、储能与催化等领域开展研究，其特色是通过高性能计算设计和预测纳米结构新能源材料，包括新型团簇及其多级结构构筑与演变规律、二维纳米功能材料设计及物性探究、低维拓扑绝缘体中量子反常霍尔效应等相关计算模拟。本研究团队现有成员11人，包括教授4人、副教授4人，其中河北省百人计划专家1人、河北省杰出青年基金获得者1人。团队成员有着多年材料模拟与设计的理论基础和对低维纳米材料的实验研究经验，与国内外相关专家有着广泛的交流与合作。

近年来本团队共主持国家自然科学基金项目10项、河北省自然科学基金项目8项，参加973项目1项；在Phys Rev Lett、Angew Chem Int Ed、Nano Lett等国内外重要学术期刊发表SCI论文100余篇。本团队首次提出 “Volleyballene”（排球烯)，研究结果受到同行广泛关注，先后被New Scientist、MIT Technology Review、Physics Today、Chemistry World等科普期刊和网站报道，认为该研究打开了富勒烯化学的新视野；首次在二维材料中发现“半负泊松比”特性，研究结果受到同行广泛关注，目前已被10余家国际学术媒体如Phys.org、Nanotechology Now、Physicsword等报道；首次报道了双层六角形硼烯的稳定结构及优异电子性质，所预测的结构于2022年被美国西北大学Mark Hersam教授课题组在实验上实现；提出在拓扑绝缘体中实现高温量子反常霍尔效应的补偿性n-p共掺杂方案，并被实验初步证实，发现使用补偿性n-p共掺方法，可以实现石墨烯铁磁化及巨Rashba自旋劈裂效应；基于第一性原理计算研究了一种实验上已经合成多年，但被“遗忘”的材料 MnF3，报道了它具备新颖的自旋极化的多重狄拉克锥特性，为实验上合成狄拉克半金属材料搭起了理论预测与实验合成之间的桥梁；与西南大学等研究人员合作，发现了超分子手性构筑新机制。