程影星
物理学博士
频率依赖分子力场开发，含时密度泛函理论，凝聚态物理，软件开发，机器学习
教育经历
2023-至今: 数学系博士后, 斯图加特大学，斯图加特，德国
2019-2023: 物理学博士学位, 根特大学，根特，比利时
2016-2019: 材料科学与工程硕士学位, 北京航空航天大学 (BUAA)，北京，中国 (GPA: 3.60/4.00)
2012-2016: 材料科学与工程学士学位, 华中科技大学 (HUST)，武汉，中国 (GPA: 3.72/4.00)
研究经历
2020-2023
频率依赖极化力场开发: ACKS2\(\omega\) 模型
本研究提出了一种新的含频极化力场模型，ACKS2\(\omega\)。该模型是对静态极化力场ACKS2的频率依赖扩展，能够用于计算分子子体系的一些与频率相关的性质。通过计算42个有机和无机分子的吸收光谱来验证该模型的准确性，结果表明其与含时密度泛函理论（TDDFT）计算具有良好的一致性。本研究还计算了\(C_6\)色散系数，结果与TDDFT参考值高度一致。这些发现证实，ACKS2\(\omega\)模型在量子力学描述频率依赖响应与高效力场模型之间建立了稳固的联系。
2020-2023
使用ACKS2\(\omega\)模型研究分子线性响应特性中电荷涨落的作用
本研究探讨了电荷涨落对分子体系动态线性响应特性的影响，重点关注偶极极化率 (\(\alpha\)) 和 \(C_6\) 色散系数的贡献。计算结果表明，电荷涨落在分子 \(\alpha\) 各向异性中起主导作用，尤其在长链或 \(\pi\) 共轭系统中表现尤为显著。对于各向异性 \(C_6\) 系数，虽然电荷涨落仍有显著贡献，但偶极-偶极相互作用占据主导地位。这些发现为电荷涨落在动态线性响应特性中的重要性提供了支持，并为今后更加精确的极化力场开发奠定了理论基础。
2019-2020
原子偶极极化率数据库: ACKS2\(\omega\) 参数化
该项工作应用有限场方法计算主族和过渡金属元素的静态偶极极化率。证明了标量相对论效应在第1-2组和第11-12组元素极化率的计算中占主导地位，而自旋-轨道耦合效应在所有组的偶极极化率计算中均可忽略不计，除第13-18组外。此工作可用于参数化ACKS2\(\omega\)以开发极化力场。
2017-2018
开发了一种结合遗传算法和簇扩展方法的框架，用于预测含点缺陷材料的原子结构
作为主要开发人员，开发了一个结合遗传算法、簇扩展（CE）方法和第一性原理超胞方法的框架，“pyGACE”。通过该方法，研究人员可以有效地找到含点缺陷材料（包括合金/掺杂系统）的基态或亚稳态。我们引用该框架得到了两种系统的稳定结构，即含氧空位的\(\mathrm{HfO}_{2-x}\)和掺铌的\(\mathrm{SrTi}_{1-x}\mathrm{Nb}_x\mathrm{O}_3\)。通过计算我们发现了比之前文献中更稳定的结构。
2017-2018
开发了一种使用人工神经网络（ANN）的自动计算空位形成能和键合环境分析的工作流程
作为主要开发人员，我开发了一个自动流程计算框架，用来自动计算空位形成能(\(E_f\))，并使用人工神经网络（ANN）方法分析\(E_f\)与空位周围环境的关系。作为案例，该框架被用来研究GeTe相变存储材料中的Ge空位形成能与Ge原子周围的结构关系。我们发现不同键合对系统能量的贡献，并基于此进一步分析了原子间的键合。
2016-2017
研究了单斜\(\ce{HfO2}\)强还原(\(\overline{1}11\))表面的电子结构
该项工作使用第一性原理计算研究了表面氧空位（Vos）引起的\(\ce{HfO2}\)电子结构变化，以探索氧空位在表面控制的电子设备中的潜在应用。通过计算空位形成能和电子结构，我们发现了氧空位链的导电性-稳定性之间的联系。该工作为理解和设计基于\(\ce{HfO2}\)表面的电子设备提供了理论指导。
出版物
[1] YingXing Cheng, Toon Verstraelen. The significance of fluctuating charges for molecular polarizability and dispersion coefficients. J. Chem. Phys. 159, 094111, (2023). https://doi.org/10.1063/5.0163842
[2] YingXing Cheng, Toon Verstraelen. A new framework for frequency-dependent polarizable force fields. J. Chem. Phys. 157, 124106, (2022). https://doi.org/10.1063/5.0115151
[3] YingXing Cheng, Linggnag Zhu, Guanjie Wang, Jian Zhou, and Zhimei Sun. Vacancy formation energy and its connection with bonding environment in solid: A high-throughput calculation and machine learning study. Comput. Mater. Sci. 183, 109803, (2020). https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2020.109803
[4] YingXing Cheng, Linggang Zhu, Jian Zhou, and Zhimei Sun. pyGACE: Combining the genetic algorithm and cluster expansion methods to predict the ground-state structure of systems containing point defects. Comput. Mater. Sci. 174, 109482, (2020). https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2019.109482
[5] YingXing Cheng, Linggang Zhu, Yile Ying, Jian Zhou, and Zhimei Sun. Electronic structure of strongly reduced (\(\overline{1}11\)) surface of monoclinic HfO\(_2\). Appl. Surf. Sci. 447, 618, (2018). https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2018.03.234
未出版论文
[1] YingXing Cheng. Relativistic and Electron Correlation Effects in Static Dipole Polarizabilities for Main-Group Elements (2024). (Submitted to PRA)
[2] YingXing Cheng, Eric Cancès, Virginie Ehrlacher, Alston J. Misquitta, and Benjamin Stamm. Multi-center decomposition of molecular densities: A numerical perspective (2024). https://arxiv.org/abs/2405.08455
软件开发
开发了一个计算长程关联能量的软件包, 考虑了电荷和偶极子。该软件包包括所有ACKS2\(\omega\)变体的实现，以及第一性原理计算，如HFsrDFT和各种RPA能量计算。虽然该软件包尚未完全开源，但可根据请求提供。 ACKS2\(\omega\)模型已经完全开源。 More
开发了短程DFT xc泛函, （Python + Fortran + f2py）。 More
开发了DIRAC程序的Python封装, 用于高精度量子化学计算。 More
开发了PyGACE, 一个结合遗传算法和簇扩展方法的Python库。 More
常用软件
计算软件: Dalton, Gaussian, DIRAC, PySCF, PSI4, VASP, ATAT, LAMMPS, Pymatgen, Atomate, Horton
编程语言: Python, Fortran, C++, C, Julia
获奖经历
2018: 国家奖学金, 北京航空航天大学，北京，中国
2016: 优秀毕业生, 华中科技大学，武汉，中国
2014: 国家奖学金，优秀学生, 华中科技大学，武汉，中国
2013: 优秀学生，优秀学生干部, 华中科技大学，武汉，中国
2012: 优秀学生干部, 华中科技大学，武汉，中国
推荐人
Benjamin Stamm 教授, 斯图加特大学， 斯图加特，德国. benjamin.stamm@mathematik.uni-stuttgart.de
Toon Verstraelen 教授, 根特大学，比利时根特. toon.verstraelen@ugent.be
祝令刚教授, 北京航空航天大学，中国北京. lgzhu7@buaa.edu.cn
孙志梅教授, 北京航空航天大学，中国北京. zmsun@buaa.edu.cn
单斌教授, 华中科技大学，中国武汉. bshan@mail.hust.edu.cn