出生年月 1982年5月 籍贯 江苏如东县
民 族 汉族 政治面貌 党员
最后学历 博士研究生 最后学位 理学博士
技术职称 教授 导师类别 博士生导师
导师类型 校内 兼职导师 否
行政职务 Email wjhua@njust.edu.cn
工作单位 理学院应用物理系 邮政编码 210094
通讯地址 理学院746
单位电话
个人主页 http://www.njust-lxy.com/lxy/?c=Plus&a=info&id=191
指导学科
学科专业(主) 0805|材料科学与工程 招生类别 博、硕士 所在学院 理学院
研究方向 研究组主要研究方向：X射线光谱学、超快动力学。X射线光谱基于原子内层电子共振，是表征分子、材料结构和动力学的重要工具。实验使用的同步辐射、X射线自由电子激光均为大科学装置。我们的研究为紧密结合实验的理论研究，涉及物理学多个二级学科（原子与分子物理、凝聚态物理、光学）以及化学（量子化学）。我们通过融合量子化学、固体物理、光学、分子动力学等多领域的理论手段，发展基于密度泛函、多参考量子化学等水平的新方法和开发特色程序，以适用于更大体系、达到更高精度，从而提供旧方法无法描述的解决方案，应用于物理、化学问题的解释和预测。我们通过精确的光谱和动力学模拟解释实验、设计新光谱实验。
1、生物及纳米材料的X射线光谱模拟
材料的结构（包括化学结构和电子结构）是其一切性质的基础。深入了解材料的结构有助于设计新材料。各种光谱通过光与物质的相互作用来表征结构。其中，基于内层电子吸收的X射线光谱具有元素分辨性（如C1s 280 eV; N1s 400 eV；O1s 530 eV；Fe 2p 720 eV)且能敏感反映局域结构特征（自旋、氧化态、成键、氢键、配位、掺杂等）的优点，早已成为检测分子、固体和表面材料、液体的有效测量工具。由于材料本身的复杂性，正确解读实验光谱需要理论提供指导。我们结合量子化学与固体物理等方法，在密度泛函、含时密度泛函、多参考方法、QM/MM等水平模拟生物及纳米材料的结构和各种X射线光谱（NEXAFS，XPS，XES，RIXS等）。
2、含能材料的结构与光谱理论研究
含能材料有重要的军事用途。新材料的结构通过光谱来表征。我们通过各种理论手段，研究含能材料的结构-光谱关系，了解其物理化学性质。
3、分子发光材料的光物理及光学光谱研究
设计高效的发光材料是物理、化学、材料工程领域的一个重要方向。我们利用量子化学方法（密度泛函、多参考方法、QM/MM），研究材料的能级结构，计算高分辨的荧光、磷光、单光子及双光子吸收谱，并结合实验深入研究其背后的光物理原理。
学科专业（辅） 0702|物理学 招生类别 硕士 所在学院 理学院
研究方向 研究组主要研究方向：X射线光谱学、超快动力学。X射线光谱基于原子内层电子共振，是表征分子、材料结构和动力学的重要工具。实验使用的同步辐射、X射线自由电子激光均为大科学装置。我们的研究为紧密结合实验的理论研究，涉及物理学多个二级学科（原子与分子物理、凝聚态物理、光学）以及化学（量子化学）。我们通过融合量子化学、固体物理、光学、分子动力学等多领域的理论手段，发展基于密度泛函、多参考量子化学等水平的新方法和开发特色程序，以适用于更大体系、达到更高精度，从而提供旧方法无法描述的解决方案，应用于物理、化学问题的解释和预测。我们通过精确的光谱和动力学模拟解释实验、设计新光谱实验。
(070203)原子与分子物理 | 04（全日制）X射线谱学 | 05（全日制）光物理与光化学
(070205)凝聚态物理 | 05（全日制）纳米材料的结构与光谱
(070207）光学 | 02(全日制)光与物质的相互作用
1、分子超快非线性X射线光谱
自2009年世界上第一台X射线自由电子激光（X-ray free electron laser，XFEL）装置在美国斯坦福直线相干光源（LCLS）出现，其产生的超强、超短脉冲在物理、化学、生物领域开启了划时代的大门，将从时间（飞秒、阿秒）和空间尺度（原子、化学键）提升人们对分子、生物、材料体系结构和动力学的认识。未来5-10年将是该领域的黄金时期。超亮、超短的脉冲使得超快非线性光谱成为可能，能提供比线性吸收、发射谱更高水平的信息。非线性X射线光谱被认为是会出现一批诺贝尔奖级工作的方向。理论研究的重要性在于解释实验光谱和指导设计新光谱实验，保证这些上百亿投资的昂贵大科学装置可以获得最具科学意义的新发现。然而，目前世界上众多的量子化学软件仅针对基态和价电子激发态，很少有能描述核电子激发态和直接计算X射线光谱的方法。超快非线性X射线光谱则完全缺乏商用或开放软件。本部分工作包括程序的开发和利用已有程序的应用。将结合世界上超快X射线光谱实验以及XFEL光源的最新进展，设计和模拟新光谱、研究小分子的光物理和光化学。
2、过渡金属体系高角动量X射线光谱
基于多参考量子化学方法，研究过渡金属体系（如生物酶结构等）的电子结构和L边X射线吸收光谱（对应2p-->3d跃迁）。基于2p轨道的跃迁能很好地反映其d电子特征。过渡金属（特别Fe，Co，Ni）具有可变价态、高低自旋，是理论计算的难点。研究涉及过渡金属体系的价电子激发态、内存电子激发态，金属-配体的电荷转移、小分子与酶的吸附和相互作用生物过程的光谱表征和解释等。
3、纳米材料传统X射线光谱
基于密度泛函理论，研究新材料、表面吸附分子的电子结构和各种X射线光谱。研究关注新材料，特别是二维材料中的缺陷、掺杂、氧化以及对应的结构-光谱关系。研究界面的电荷转移过程等。
工作经历
(1) 2016.12至今，南京理工大学，理学院，应用物理系，“青年拔尖人才选聘计划”教授
(2) 2015.5-2016.12 瑞典皇家工学院（Royal Institute of Technology, Sweden），生物技术学院，理论化学与生物系，博士后，合作导师：罗毅教授
(3) 2013.4-2015.4 美国加利福尼亚大学尔湾分校（University of California, Irvine, USA），物理科学学院，化学系，博士后，合作导师：Shaul Mukamel教授
(4) 2011.5-2013.3 瑞典皇家工学院（Royal Institute of Technology, Sweden），生物技术学院，理论化学与生物系，博士后，合作导师：罗毅教授
教育经历
(1) 2007.12-2011.4 瑞典皇家工学院（Royal Institute of Technology, Sweden），生物技术学院，理论化学与生物系，生物技术博士（理论化学专业方向）。
博士论文: Structure and spectroscopy of bio- and nano-materials from first-principles simulations。导师：罗毅教授
(2) 2004.9-2010.12 南京大学，化学化工学院，理论与计算化学研究所，化学博士（理论化学专业方向）。
博士论文: 计算大分子基态电子结构和性质的近似方法：算法发展与应用。 导师：黎书华教授
(3) 2000.9-2004.6 南京大学，化学化工学院，化学系, 理学学士，化学本科。
本科论文: 稀溶液中高分子构象的蒙特卡洛模拟 导师：黎书华/马晶教授
2000.9-2002.6 南京大学，基础学科教育学院（现匡亚明学院）基地班，本科大理科强化教育
(4) 1997.9-2000.6 江苏省如东高级中学
获奖、荣誉称号
2017 江苏省“双创”计划双创博士
2016 入选南京理工大学"青年拔尖人才选聘计划"
2010 南京大学研究生优秀奖学金
2001 全国大学生数学建模大赛江苏赛区一等奖
2000-2004 南京大学人民奖学金
社会、学会及学术兼职
中国物理学会会员、中国化学学会会员、江苏省物理学会会员。
Chem. Sci., Chem. Comm., PCCP，J. Phys. Chem.，Chem. Phys.，Chem. Phys. Lett.，Phys Lett A等杂志审稿人。
科研项目
主持国家级项目：
（1）分子超快非线性X射线光谱的理论研究: 计算方法发展与应用
国家自然科学基金(面上项目, A040302/**), 2018-2021, [项目负责人]
（2） 3d过渡金属体系L边X射线吸收光谱的多参考态量子化学研究
国家自然科学基金(青年项目, B030201/**), 2018-2020, [项目负责人]
（3）Dynamics of x-ray-matter interaction with free-electron laser applications
瑞典科学基金会，2016-2019，[共同负责人]（总人数2，本人排名第2）
（4）First-Principles Simulation of L-edge XAS of Fe(II) Spin Crossover Complexes
瑞典Lars Hierta纪念基金会，2012， [项目负责人]
主持省级科研项目：
（1）金属酶结构L边X射线光谱的多参考态理论研究
江苏省自然科学基金青年项目（BK**）,2017.7-2020.6,[项目负责人]
主持校级科研项目：
（1）传统及超快非线性X射线光谱的模拟
南京理工大学科研启动经费,2017-2018, [项目负责人]
主持教学与课程建设项目：
（1）《诺贝尔物理、化学奖选讲：光、量子与结构》（Selected topics of Nobel Prizes in Physics and Chemistry: light, quanta, and structure），南京理工大学课程建设经费“新生研讨课”，2019
发表论文
近期代表性论文
[1] Transient X-ray absorption spectral fingerprints of the S1 dark state in uracil
W. Hua*, S. Mukamel, Y. Luo*,J. Phys. Chem. Lett.2019, 10, 7172-7178
[Highlighted in supplementary journal cover]
[Highlighted by ACS Live Slides](Vedeo in MP4 format)
（一区，IF=7.239）
[2] Thermally Activated Delayed Fluorescence in an Organic Cocrystal: Narrowing the Singlet‐Triplet Energy Gap via Charge Transfer
L. Su+,W. Hua+, Y. Liu, G. Tian, M. Chen, M. Chen, F. Yang, S. Wang, X. Zhang, Y. Luo, W. Hu*
Angew. Chem. Int. Ed.2019, 58, 11311-11316;Angew. Chem.2019, 131, 11433–11438
（一区，IF=12.257）
[3] Local structures of nitrogen doped graphdiynes determined by computational X-ray spectroscopy
Y Ma, J Lin, XN Song, CK Wang,W Hua*, Y Luo*,Carbon2019, 149, 672-678
（一区，IF=7.466）
[4] Accurate K-edge X-ray photoelectron and absorption spectra of g-C3N4 nanosheet by first-principles simulations and reinterpretations,
J. Zhang+, Y. Ma+, S. Wang, J. Ding, B. Gao, E. Kan,W. Hua*,PCCP2019, 21, 22819
[Selected as "2019 Hot PCCP Article" ]
（二区，IF=3.567）
[5] Theoretical assessment of vibrationally resolved C1s X-ray photoelectron spectra of simple cyclic molecules
W. Hua*,G. Tian*, Y. Luo,PCCP2020, 22, 20014-20026.
（二区，IF=3.567）
[6]Study of double core holeexcitations in molecules by X-ray double-quantum-coherence signals: a multi-configuration simulation,
W. Hua, K. Bennett, Y. Zhang, Y. Luo, S. Mukamel,Chem. Sci.2016, 7, 5922-5933
（一区，IF=9.556）
[7]Monitoring conical intersections in the ring opening of furan by Attosecond Stimulated X-ray Raman Spectroscopy,
W. Hua+, S. Oesterling+, J. D. Biggs, Y. Zhang, H. Ando, R. de Vivie-Riedle, B. P. Fingerhut, and S. Mukamel,
Struct. Dyn.2016, 3,023601.
[Most Read Articles in Structural Dynamics in 2016]
（二区，IF=3.969）
+共同一作 *通讯作者
For more inofrmation, see
https://sites.google.com/site/huaweijie
科研创新
软件程序贡献
研究过程中，主要编写和参与编写了4个光谱计相关程序包。这些程序大多基于Matlab，读取常用电子结构软件 (Molpro, Gamess-US, Gaussian, NWChem等) 的波函数和积分信息作为输入。
1. 多参考态水平下的超快非线性X射线光谱模拟
W. Hua, Y. Luo, S. Mukamel,Multi-Configurational methods for ultrafast NOlinear X-ray spectra (MCNOX), version 1.0, 2019
2. 生物和纳米材料X射线光谱的密度泛函模拟（主要作者之一）
3. Dynavib 电声耦合高精度光谱（参与，拓展到X射线谱）
4. LSQC 低标度量子化学（参与，主要负责分子片段方法的红外、拉曼光谱计算功能）
（No. 2006SR09617，http://itcc.nju.edu.cn/lsqc/）
早期其它编程：
5. QM/MM Born-Oppenheimer分子动力学程序（修改了M.J. Field 的经典分子力学程序fDynamo，与Gaussian、LSQC连接）。
6. 磁化学的海森堡模型拟合（主要作者）（与南京大学配位化学国家重点实验室多位无机实验科学家的合作）。
7. 主客体系统的Monte Carlo/Molecular dynamics相结合的低能构象搜索(主要作者)。
8. 利用Monte Carlo方法得到有效核势参数(主要作者)。
9. 块相关耦合簇方法利用程序推导公式中合并同类项和LaTeX公式输出（主要作者）。
教学活动
本科生课程：
1、新生研讨课 《诺贝尔物理、化学奖选讲：光、量子与结构》
Selected topics of Nobel Prizes in Physics and Chemistry: light, quanta, and structure
主讲，2020春，
2、研究生《凝聚态物理基础》
合上，2020春，
3、本科生《学科前沿系列讲座》
合上，《X射线光谱学》，2017秋，2018秋 ，2019秋, 2020秋
指导学生情况
博士生（材料科学与工程）
Sheng-Yu Wang (PhD 2019, joint student 2018) Metallo-enzymes
Jun-Rong Zhang ( PhD 2020, joint student 2018-2019) Carbon materials
Guoyan Ge (PhD2021, Master 2019) QM/MM method
Minrui Wei (PhD2021, Master 2019) Potential energy surface
硕士生 （凝聚态物理/光学/原子分子物理）
Yang Xiao (Master 2018) 2D materials
指导本科毕业论文：
2018（理学院2人），2019（理学院1人，计算机系1人）
