人才信息库
王宇佳
性　别 男 最高学历 博士研究生
职　称 研究员 专家类别 博导、国家优青，中国科学院青促会会员，金属所青促会小组组长
部　门 沈阳材料科学国家研究中心材料显微科学研究部
通讯地址 辽宁省沈阳市沈河区文化路72号，中国科学院金属研究所，材料显微科学研究部
邮政编码 110016 电子邮件 yjwang@imr.ac.cn
电　话 +86-24-23971327 传　真 +86-24-23891320
简历：

　　2002.09–2006.06，华中科技大学，电子科学与技术，工学学士

　　2006.09–2012.06，中国科学院金属研究所，材料物理与化学，工学博士

　　2012.07–2014.09，中国科学院金属研究所，助理研究员

　　2014.09–2021.11，中国科学院金属研究所，副研究员

　　2015.10–2016.04，美国华盛顿大学，访问学者

　　2021.11–现在，中国科学院金属研究所，研究员


团队建设与研究生培养

本团队主要利用相场模拟、机器学习赋能的分子动力学和第一性原理计算等多尺度计算模拟方法，结合透射电镜等实验，对铁电功能材料、金属结构材料等材料中的结构性能关系开展研究。目前共有成员14人，包括7名博士生和6名硕士生；已毕业博士/硕士7名，其中4名在美国威斯康辛大学、中国科学院金属研究所、半导体研究所等科研院校工作/深造，3名在长芯半导体等高技术企业从事研发工作。所指导的博士研究生郭相伟获得师昌绪奖学金三等奖、硕士研究生牛雪珊获得师昌绪奖学金二等奖。
研究领域：

（1）铁电材料中的极性拓扑结构及物性

（2）Hf基铁电材料的结构与物性

（3）电介质储能特性
承担科研项目情况：

国家自然科学基金面上项目，铁电薄膜中极性斯格明子动力学的相场模拟与原位透射电子显微学研究，52471022，62.4万元，项目负责人，2025-2028

兴辽英才计划青年拔尖人才项目，极性拓扑畴的三维极化结构及动力学研究，XLYC2023020，50万元，项目负责人，2023-2026

松山湖材料实验室开放课题-重点项目，(111)取向 BiFeO3薄膜中的多铁性拓扑结构，2023SLABFK13，20万元，项目负责人，2024-2025

国家自然科学基金优秀青年项目，新型铁电拓扑畴结构的计算设计与原子尺度结构特性，52122101，200万元，项目负责人，2022-2024

中国科学院青年创新促进会会员项目，2021187，80万元，项目负责人，2021-2024

沈阳材料科学国家研究中心青年项目6项，150万元，项目负责人，2014-2027

　

重要科研成果:

一、相场模拟

　　基于热力学唯象理论，与美国华盛顿大学的研究人员（李江宇教授和李智豪博士）合作编写针对铁电薄膜的相场模拟软件，并应用于铁电薄膜畴结构的研究课题中。其中具有代表性的研究成果有：

　（1）用相场模拟预测SmScO₃衬底上超薄PbTiO₃薄膜中存在极性拓扑半子并且被像差校正透射电镜实验证实（Nature Materials  2020, 19,881）。进一步预测薄膜被电极夹持条件下，半子演化成布洛赫点，并且被透射电镜实验证实（Nature Communications 2024,15,3949）。详见金属所主页报导：铁电材料中发现周期性半子晶格、铁电材料中发现极化布洛赫点   

图释：(a-c)相场模拟预测的极性半子和反半子的极化构型；(d-g)半子晶格的透射电镜实验结果；(h)半子晶格的示意图。

图释：a-d 相场模拟预测不同上电极厚度条件下半子向布洛赫点的演化。e和f 两种布洛赫点的局域极化结构图。g-k 布洛赫点的透射电镜实验观察。

　（2）结合透射电镜实验、相场模拟和第一性原理计算研究了PbTiO₃/SrTiO₃超晶格中的斯格明子晶格的周期与薄膜厚度的关系，发现在超薄的情况下不遵循经典的Kittel定律（Nature Communications 2023,14,3376）。详见金属所主页报导：研究发现铁电斯格明子的临界厚度不遵循经典Kittel定律 

图释：(a)不同厚度的超晶格的透射电镜形貌像(左)和X射线倒空间图谱(右)；(b)实验和模拟得出的周期-厚度关系。

　　（3）结合透射电镜实验和相场模拟首次在PbTiO₃/SrTiO₃超晶格中发现周期性极化波，构建了极化波形成的厚度-应变相图（Science advances 2021,7,eabg5503）。详见金属所主页报导：铁电超晶格中发现周期性电偶极子波

 

图释：(左)根据实验和模拟结果提取的极化波特征；(右)周期性极化波的极化构型的实验与模拟结果以及相场模拟构建的厚度-应变相图。

二、第一性原理计算

　　采用基于密度泛函理论的第一原理计算方法，对铁电薄膜的界面和畴壁结构等科学问题进行研究。其中具有代表性的研究成果有：

　　结合唯象理论与定量电子显微分析证明逆挠曲电效应导致PbTiO₃中90°畴壁出现晶格突变现象，并用第一性原理计算确定材料的挠曲电系数（Acta Materialia 191,158,2020）。

图释：(a-c)对PbTiO₃中90°畴壁的高分辨像(a)进行定量电子显微分析提取晶格应变(b,c)，并用唯象理论拟合，证明逆挠曲电效应导致晶格突变(c)；(d-g)第一性原理计算研究PbTiO₃中180°和90°畴壁的原子结构，计算出挠曲电系数；(h-k)逆挠曲电效应对180°和90°畴壁结构影响的示意图。
社会任职：
获奖及荣誉：

2022年获师昌绪青年科技人才基金

2021年沈阳市高层次人才认定——领军人才。

2020年辽宁省自然科学一等奖（排名第四）

2020年中国硅酸盐学会微纳技术分会“卓越青年讲席”
代表论著：

　　共发表100余篇论文，其中共同第一/通讯作者论文30篇，包括1篇Nature Materials、2篇Nature Communications、1篇Nano Letters、7篇Acta Materialia等。

　　注：#代表同等贡献作者，*代表通讯作者

1) Niu,X.-S.;Lv,M.;Feng,Y.-P.;Wang,Y.-J.*;Shao,X.-H.*;Ma,X.-L. Novel transformation mechanism among precipitates in Mg-Gd alloys. Acta Materialia 2025,286,120746.

2) Li,H. M.;Wang,Y. J.*;Tang,Y. L.;Zhu,Y. L.;Ma,X. L. Evolution of solitons in the PbTiO₃/SrTiO₃ multilayer film driven by the electric field. Acta Materialia 2025,289,120882.

3) Wang,Y.-J.#;Feng,Y.-P.#;Tang,Y.-L.;Zhu,Y.-L.;Cao,Y.;Zou,M.-J.;Geng,W.-R.;Ma,X.-L.* Polar Bloch points in strained ferroelectric films. Nature Communications 2024,15,3949.

4)Wang,Y. J.;Tang,Y. L.;Zhu,Y. L.;Ma,X. L.* Entangled polarizations in ferroelectrics: A focused review of polar topologies. Acta Materialia 2023,243,118485.

5)Gong,F. H.#;Tang,Y. L.#;Wang,Y. J.#;Chen,Y. T.#;Wu,B.;Yang,L. X.;Zhu,Y. L.;Ma,X. L.* Absence of critical thickness for polar skyrmions with breaking the Kittel's law. Nature Communications 2023,14,3376.

6)Zhang,H.;Feng,Y. P.;Wang,Y. J.*;Tang,Y. L.;Zhu,Y. L.;Ma,X. L. Strain phase diagram and physical properties of (110)-oriented PbTiO₃ thin films by phase-field simulations. Acta Materialia 2022,228,117761.

7)Guo,X. W.;Zou,M. J.;Wang,Y. J.*;Tang,Y. L.;Zhu,Y. L.;Ma,X. L. Effects of anisotropic misfit strains on equilibrium phases and domain structures in (111)-oriented ferroelectric PbTiO₃ films. Acta Materialia 2021,206,116639.

8)Wang,Y. J.;Tang,Y. L.;Zhu,Y. L.*;Feng,Y. P.;Ma,X. L.* Converse flexoelectricity around ferroelectric domain walls. Acta Materialia 2020,191,158-165.

9) Wang,Y. J.#;Feng,Y. P.#;Zhu,Y. L.*;Tang,Y. L.;Yang,L. X.;Zou,M. J.; Geng,W. R.; Han,M. J.;Guo,X. W.;Wu,B.;Ma,X. L.* Polar meron lattice in strained oxide ferroelectrics. Nature Materials 2020,19,881-886.

10)Guo,X. W.; Wang,Y. J.*; Zhang,H.; Tang,Y. L.; Zhu,Y. L.; Ma,X. L.* Misfit strain-temperature phase diagram of multi-domain structures in (111)-oriented ferroelectric PbTiO₃ films. Acta Materialia 2020,196,539-548.

学术活动（近期国际国内会议报告及任职等） 

2025年7月，中国材料大会，中国，厦门，邀请报告*2

2025年5月，第三十一届计算与实验科学工程国际会议，中国，长沙，邀请报告

2025年1月，国际材料微结构会议，中国，香港，邀请报告

2023年11月，亚洲铁电会议，中国，澳门，邀请报告


担任Nature Communications，Acta Materialia等期刊的审稿人。
个人网页：