近日，我院何朝宇教授与复旦大学、上海大学合作，在国际物理学顶级期刊《Physical Review Letters》发表最新研究成果，湘潭大学为共同通讯作者单位。该工作（Physical Review Letters, 135, 156801, 2025）首次在理论上预测了亚纳米硅薄膜中存在可切换的室温铁电性，突破了对单质硅传统物性的认知，为硅基铁电器件的发展开辟了新路径。

复旦大学博士生于宏宇、邓诗涵为论文的共同第一作者，湘潭大学何朝宇教授和复旦大学向红军教授为论文共同通信作者。湘潭大学张宇文博士、师习之博士，复旦大学朱海燕博士、谢牧廷博士，以及上海大学钟建新教授等合作完成了该项工作。

长期以来，寻找与硅芯片高度兼容的铁电材料是信息存储和新型电子器件发展的重大挑战。此次研究团队基于自主研发的 RG2 软件，通过高通量结构搜索与机器学习方法结合，发现了一种能量极低的新型亚纳米硅薄膜铁电相。特别值得一提的是，团队开发了可同时预测相互作用势能与 Born 有效电荷的机器学习框架 DREAM，成功模拟出该体系在室温甚至 400 K 以上均能保持稳定的铁电性，并具有低矫顽场（约 0.05 V/Å）、高抗疲劳等优异特性。这是首次在纯硅体系中预测出如此稳定且可切换的室温铁电性。

研究进一步表明，尽管该体系的基态为反铁电相，但由于上下表面反铁电耦合较弱，体系在外电场作用下呈现出典型铁电的单环滞回曲线。这一发现不仅挑战了传统对铁电—反铁电关系的理解，还为实现硅基低功耗、高密度存储器以及新型传感与能量器件提供了重要候选材料。

文章连接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/xlkt-4wk5

该工作展示了湘潭大学在新型功能材料理论设计与计算模拟领域的研究实力，并充分体现了校际合作在前沿科学问题探索中的重要作用。

湘潭大学何朝宇教授团队长期从事基于第一性原理的晶体结构预测与功能材料设计，积极发展晶体材料的结构预测和能带计算方法及软件，提出基于图空间的晶体结构预测方法，并开发了 RG2 软件（www.crystal-rg2.cn），为晶体结构预测提供了新的思想与工具；开发了多近邻近似紧束缚通用代码 gt-TB，为能带结构计算提供了高效方案。基于 RG2 和 gt-TB，团队解决了系列晶体结构相关科学问题，发现多种新奇物质结构和物理现象，并在 Physical Review Letters、Fundamental Research、Physical Review B、Physical Review Applied、Physical Review Materials、Applied Physics Letters 等国际主流期刊发表第一/通讯作者论文 40 余篇。自 2020 年对外发布以来，RG2 软件已被近 100 所高校 600 余名学者使用，在物理、材料、化学等领域得到广泛应用，相关成果已在 Physical Review Letters、Nature Communications、Physical Review B 等期刊发表论文 120 余篇。