研究员
刘培涛
  • 职称:研究员
  • 学历:博士研究生
  • 部门:材料人工智能研究部
  • 邮政编码:110016
  • 电子邮件:ptliu@imr.ac.cn
简历
  

2006-09 至 2010-06, 大连理工大学, 材料成型及控制工程, 学士

2010-09 至 2017-06, 中国科学院金属研究所, 材料加工工程, 工学博士(导师:陈星秋,李殿中)

2013-11 至 2017-09, University of Vienna, 计算材料物理, 理学博士(导师:Georg Kresse, Cesare Franchini)

2017-10 至 2020-04, University of Vienna,博士后(合作导师:Georg Kresse)

2020-05 至 2021-10, VASP Software GmbH,博士后(合作导师:Georg Kresse)

2021-11 至今, 中国科学院金属研究所,研究员

承担科研项目情况
  

(1) 国家自然科学基金青年科学基金项目(B类)(2025-2027) (主持,在研)

(2) 中国科学院人才计划青年项目(择优支持)(2021-2026)(主持,已结题)

(3) 国家自然科学基金面上项目(2027-2030)(主持,在研)

(4) 国家自然科学基金青年科学基金项目(C类)(2023-2025)(主持,已结题)

(5) 中国科学院前瞻战略科技A类先导专项(2023-2028)(课题负责人,在研)

(6) 辽宁省重大科技项目(2024-2027)(课题负责人,在研)

(7) 辽宁省人工智能领域科技创新项目 (2024-2025)(主持,已结题)

(8) 沈阳市中青年科技创新人才培育专项 (2023-2025)(主持,已结题)

(9) 重点新材料研发及应用国家科技重大专项 (2025-2028) (任务负责人,在研)

(10) 2025年度国家自然科学基金专项项目重点项目 (2026-2028) (骨干,在研)

获奖及荣誉
  

(1) 沈阳市领军人才 (C类)

(2) 2024年度金属研究所优秀青年学者奖 (基础研究类)

代表论著
  

(*corresponding author; #equal contributor.)

1. Peitao Liu*, Jiantao Wang, Noah Avargues, Carla Verdi, Andreas Singraber, Ferenc Karsai, Xing-Qiu Chen, and Georg Kresse, Combining Machine Learning and Many-body Calculations: Coverage-Dependent Adsorption of CO on Rh(111), Phys. Rev. Lett. 130, 078001 (2023)

2. Yu Cao#, Jiantao Wang#, Mingfeng Liu, Yan Liu, Hui Ma, Cesare Franchini, Yan Sun, Georg Kresse, Xing-Qiu Chen*, and Peitao Liu*, Quantum Delocalization Enables Water Dissociation on Ru(0001), Phys. Rev. Lett. 134, 178001 (2025)

3. Mingfeng Liu#, Jiantao Wang#, Junwei Hu#, Peitao Liu*, Haiyang Niu*, Xuexi Yan, Jiangxu Li, Haile Yan, Bo Yang, Yan Sun, Chunlin Chen, Georg Kresse, Liang Zuo, and Xing-Qiu Chen, Layer-by-layer phase transformation in Ti3O5 revealed by machine-learning molecular dynamics simulations, Nature Communications 15, 3079 (2024).

4. Bo Tong#, Yi-Chi Zhang#, Peitao Liu#, Jinhong Du#, Mingze Li, Yuning Wei, Yuanzhe Li, Pengxiang Shi, Qiang Wang, Zhibo Liu, Zhenhua Wang, Xing-Qiu Chen, and Wencai Ren*, Gate-tunable semiconductor-induced gap states doping for high-performance 2D p-type transistors, Nature electronics, (2026)

5. Peitao Liu*, Carla Verdi, Ferenc Karsai, and Georg Kresse, Phase Transitions of Zirconia: Machine-Learned Force Fields Beyond Density Functional Theory, Phys. Rev. B 105, L060102 (2022) (Letter, Editors' Suggestions)

6. Peitao Liu*, Merzuk Kaltak, Jiří Klimeš, and Georg Kresse, Cubic scaling GW: towards fast quasiparticle calculations, Phys. Rev. B 94, 165109 (2016) (Editors' Suggestions)

7. Manuel Grumet, Peitao Liu*, Merzuk Kaltak, Jiří Klimeš, and Georg Kresse*, Beyond the quasiparticle approximation: Fully self-consistent GW calculations, Phys. Rev. B 98, 155143 (2018) (Editors' Suggestions)

8. Jiantao Wang, Peitao Liu*, Heyu Zhu, Mingfeng Liu, Hui Ma, Yun Chen, Yan Sun, Xing-Qiu Chen*, Efficient moment tensor machine-learning interatomic potential for accurate description of defects in Ni-Al Alloys, Phys. Rev. Materials 9, 053805 (2025).

9. Xueting Zhao#, Zhao Zhang#, Takanori Hattori, Jiantao Wang, Lingli Li, Yating Jia, Wanwu Li, Jianing Xue, Xiaoyan Fan, Ruiqi Song, Jinlong Zhu, Peitao Liu*, Xing-Qiu Chen, Zhidong Zhang, and Bing Li*, All-temperature barocaloric effects at pressure-induced phase transitions, Nature Communications 16, 7713 (2025).

10. Jinmeng Tong#, Yu Cao#, Yuankun Wang#, Zhibo Liu*, Dayong Yang, Chengjian He, Chuan Xu, Peitao Liu*, Shaochun Li, Xing-Qiu Chen and Wencai Ren*, Point defects in monolayer WSi2N4 and MoSi2N4, Nature Communications 17, 4319 (2026).

11. Bo Tong#, Jiajun Xu#, Jinhong Du#, Peitao Liu#, Tianming Du, Qiang Wang, Langjun Li, Yuning Wei, Jiangxu Li, Jinhua Liang, Chi Liu, Zhibo Liu, Chen Li, Lai-Peng Ma, Yang Chai, and Wencai Ren*, 2D (NH4)BiI3 enables non-volatile optoelectronic memories for machine learning, Nature Communications 16, 1609 (2025).

12. Peitao Liu*, Carla Verdi, Ferenc Karsai, and Georg Kresse, α-β phase transition of zirconium predicted by on-the-fly machine-learned force field, Phys. Rev. Materials 5, 053804 (2021).

13. Stefan Jutten*, Peitao Liu*, Liang Zuo, Xing-Qiu Chen, and Thomas Bredow, Atomistic mechanisms of pressure-induced phase transitions in the heat-storage material Ti3O5, Phys. Rev. B 113, 094108 (2026).

14. Jiantao Wang, Junwen Lai, Yi-Chi Zhang, Yan Liu, Hongkun Deng, Mingfeng Liu, Yan Sun, Bing Li, Xing-Qiu Chen*, and Peitao Liu*, Atomistic mechanisms of phase transitions in all-temperature barocaloric material KPF6, Journal of Materials Science & Technology 263, 211 (2026).

15. S. L. Dudarev*,#, P. Liu#, D. A. Andersson, C. R. Stanek, T. Ozaki and C. Franchini*, Parameterisation of LSDA+U for non-collinear magnetic configurations: Multipolar magnetism in UO2, Phys. Rev. Materials 3, 083802 (2019).

16. Peitao Liu, S. Khmelevskyi, B. Kim, M. Marsman, D. Li, X-Q Chen, D.D. Sarma, G. Kresse, and C. Franchini*, Anisotropic magnetic couplings and structure-driven canted to collinear transitions in Sr2IrO4 by magnetically constrained noncollinear DFT. Phys. Rev. B 92, 054428 (2015).

17. Peitao Liu, Michele Reticcioli, Bongjae Kim, Alessandra Continenza, Georg Kresse, D.D. Sarma, Xing-Qiu Chen, and Cesare Franchini*, Electron and hole doping in the relativistic Mott insulator Sr2IrO4: a first-principles study using band unfolding technique, Phys. Rev. B 94, 195145 (2016).

18. Peitao Liu*, Bongjae Kim, Xing-Qiu Chen, D. D. Sarma, Georg Kresse, and Cesare Franchini, Relativistic GW+BSE study of the optical properties of Ruddlesden-Popper iridates, Phys. Rev. Materials 2, 075003 (2018).

19. Peitao Liu, Weiwei Xing, Xiyue Cheng, Dianzhong Li, Yiyi Li, and Xing-Qiu Chen*, Effects of dilute substitutional solutes on interstitial carbon in α-Fe: Interactions and associated carbon diffusion from first-principles calculations, Phys. Rev. B 90, 024103 (2014).

20. Jiaxi Liu#, Tianye Yu#, Jiangxu Li*, Jiantao Wang, Junwen Lai, Yan Sun, Xing-Qiu Chen, and Peitao Liu*, Symmetry breaking induced insulating electronic state in Pb9Cu(PO4)6O, Phys. Rev. B 108, L161101 (2023). (Letter).

21. Yuping Li#, Mingfeng Liu#, Jiangxu Li*, Jiantao Wang, Junwen Lai, Dongchang He, Rui-Zhi Qiu, Yan Sun, Xing-Qiu Chen*, and Peitao Liu*, Origin of charge density wave in BaFe2Al9, Phys. Rev. B 110,195118 (2024).

22. Heyu Zhu, Jiantao Wang, Yun Chen, Mingfeng Liu, Hui Ma, Yan Sun, Peitao Liu*, and Xing-Qiu Chen*, Comprehensive study of effects of alloying elements on generalized stacking fault energies of Ni and Ni3Al, Phys. Rev. Materials 7, 043602 (2023).

23. Heyu Zhu, Jiantao Wang, Lei Wang, Yongpeng Shi, Mingfeng Liu, Jiangxu Li, Yun Chen, Peitao Liu*, Xing-Qiu Chen*, Segregation of Re at the γ/γ’ boundary of Ni-based single crystal superalloys revealed by first-principles calculations based Monte-Carlo simulations, Journal of Materials Science & Technology 143, 54 (2023).

24. Bo Yang, Zhiming Zhang, Peitao Liu, Xiankai Fu, Jiantao Wang, Yu Cao, Ruolang Tang, Xuran Du, Wanqi Chen, Song Li, Haile Yan, Zongbin Li, Xiang Zhao, Gaowu Qin, Xing-Qiu Chen, Liang Zuo*, Flat-band l-Ti3O5 photothermal material towards high-efficient solar absorption and water evaporation, Nature 622, 499 (2023).

25. 陈星秋*,王建韬,刘培涛*,矩张量机器学习势模型的发展与应用, 金属学报62, 785-802 (2026) (Topical review).

个人简介

    刘培涛,中国科学院金属研究所研究员,中国科学技术大学博士生导师,国家自然科学青年科学基金项目(B类)获得者。聚焦材料电子结构计算与原子模拟方法开发与应用研究。开发了低标度G0W0、完全自洽scGW方法、GW+DMFT方法、非线性LSDA+U模型、动态主动学习+Δ-机器学习、精度与效率兼顾的矩张量机器学习势模型等诸多计算方法,部分方法在VASP软件中发布,获得同行应用与认可。截至目前,以第一/通讯(含共同)作者发表论文40余篇[含PRL (2)、Nature Electronics、Nat. Commun. (4)、PRB (12)、PRM (7)、JMST (5)等],与实验团队合作发表Nature两篇。被引4000余次、H-index为33。荣获中国科学院人才计划择优支持、沈阳市领军人才,主持国家自然科学青年科学基金(B类、C类)/面上、中国科学院先导专项课题、新材料创新2030国家重大专项任务、辽宁省重大项目课题等项目。作美国MRS、世界材料大会等国内外学术会议邀请报告20余次。任《Computational Materials Science》副主编、《Metal Advances》及《Journal of Materials Informatics》青年编委、中国材料研究学会材料基因分会委员。

主要学术贡献

(1) 提出了高效构建超越密度泛函理论计算精度的机器学习势函数的 “动态主动机器学习+Δ-机器学习”方法【Phys. Rev. B 105, L060102 (2021) (Letter, Editors' Suggestions); Phys. Rev. Lett. 130, 078001 (2023)】;发展了精度与效率兼顾的矩张量机器学习势模型并在诸多材料体系中成功应用【Phys. Rev. Materials 9, 053805 (2025); Phys. Rev. Lett. 134, 178001 (2025); Nature Communications 15,3079 (2024); Phys. Rev. B 113, 094108 (2026); Journal of Materials Science & Technology 263, 211 (2026);金属学报62, 785 (2026) (Topical Review)】;

(2) 在VASP软件中开发了能够准确计算高达上百个原子体系准粒子能量的快速高效的G0W0方法【Phys. Rev. B 94, 165109 (2016) (Editors’ Suggestions)】以及能够计算固体材料准粒子能量的完全自洽的scGW方法【Phys. Rev. B 98, 155143 (2018) (Editors’ Suggestions)】;开发了第一性原理计算电子相关作用的约束无规相近似cRPA方法以及GW方法与动力学平均场理论DMFT的结合【Eur. Phys. J. Special Topics 226, 2565 (2017); Phys. Rev. Materials 9, 015001 (2025)】;提出了非线性DFT+U模型,更正了传统线性DFT+U模型在处理非线性磁体系上的错误【Phys. Rev. Materials 3, 083802 (2019)】;基于模型介电函数统一了杂化密度泛函理论,提出了基于含时密度泛函理论和模型介电函数计算材料吸收谱更为有效的方法【J. Phys.: Condens. Matter 32, 015502 (2019); Phys. Rev. Research 2, 032019(R) (2020)】;

(3) 揭示了具有强关联自旋轨道耦合的5d过渡金属Ir化物奇特的电子、磁学和光学性质的机理【Phys. Rev. B 92, 054428 (2015); Phys. Rev. B 94, 195145 (2016); Phys. Rev. Materials 2, 075003 (2018); Appl. Sci. 11, 2527 (2021) (Topical review)】;阐明了NaOsO3和LiOsO3不同的晶体结构、电子性质、磁学性质及随温度变化的光电导谱的根本原因【Phys. Rev. Materials 4, 045001 (2020); Phys. Rev. Lett. 125, 166402 (2020); npj Quantum Materials 5, 66 (2020)】;

(4) 开发了系列材料构效关系机器学习预测模型【The European Physical Journal Plus 138, 643 (2023); Acta Metall Sin, 60, 1418 (2024); MGE Advances 2, e67 (2024)】;

(5) 与实验团合作:提出了具有卓越光汽转换效率的λ-Ti3O5平带光热转换材料【Nature, 622, 499 (2023)】;计算揭示了由界面电荷转移诱导的n型至p型半导体转变【Nature 630, 346 (2024)】;提出了栅压可调半导体异质结诱导带隙态诱发重p型掺杂的新机制【Nature Electronics (2026)】;计算解析了(NH4)BiI3光电材料的晶体与电子结构【Nature Communications 16, 1609 (2025)】;计算揭示了全温区庞压卡材料KPF6的相变机理【Nature Communications 16, 7713 (2025)】;计算解析了二维材料WSi2N4和MoSi2N4点缺陷热力学及对电子结构影响【Nat Commun 17, 4319 (2026)】。

学术活动

    为Phys. Rev. Lett.、Phys. Rev. B、Phys. Rev. Materials、Nature Communications、npj Quantum Materials、npj Computational Materials等学术期刊的独立审稿人,荣获IOP trusted reviewer。任《Computational Materials Science》副主编、《Metal Advances》及《Journal of Materials Informatics》青年编委、中国材料研究学会材料基因分会委员。第三届计算材料设计及模拟国际会议(CDSM2026)大会秘书。

会议报告

1. 2025美国MRS秋季会议,2025年12月3日,美国波士顿,邀请报告

2. ICAMD2025国际会议,2025年12月9日,韩国釜山,邀请报告

3. 2025世界材料大会,2025年10月15日,桂林,邀请报告

4. 首届中国“AI+新材料”大会会议,2026 年 4 月 11 日,广州南沙,邀请报告

5. CSIAM第七届大数据与人工智能科学大会,2026年7月19日,厦门,邀请报告

6. 第二十届全国青年材料科学技术研讨会,2025年11月1日,南京,邀请报告

7. 2025中国材料大会,2025年7月7日,厦门,邀请报告

8. 第十届全国计算物理会议,2025年7月23日,烟台,邀请报告

9. 中国化学会第一届全国表界面科学会议,2025年5月10日,成都,邀请报告

10. 第五届中国新材料产业发展大会,2024年10月18日,武汉,邀请报告

11. 2024中国材料大会,2024年7月8日,广州,邀请报告

12. 2024中国有色金属智库滇池论坛,2024年3月28日,昆明,邀请报告(分会主席)

13. 2023中国材料大会,2023年7月2日,深圳,邀请报告

14. 2023材料多尺度计算模拟国际会议,2023年7月4日,长春,邀请报告

15. 第三届师昌绪先进材料论坛,2023年5月24日/沈阳,邀请报告

16. 第二十一届中国高压科学学术会议,2023年5月11日,大连,邀请报告

17. 第十四届全国金属材料优秀青年学者论,2023年4月25日,南京,邀请报告

18. 2022年柔性磁电功能材料与器件研讨会,2022年12月2日,宁波材料所,邀请报告

19. 计算凝聚态物理前沿与交叉学术研讨会,2022年11月19日,长春,邀请报告

20. IBSPCS-APCTP International Workshop,2022年8月18日,韩国,邀请报告

21. 理论与计算材料科学国际研讨会,2022年7月30日,长春,邀请报告

22. Workshop on “novel electronic and magnetic phases in correlated spin-orbit coupled oxides”, JGU Mainz, Germany, Nov., 2019. 邀请报告

23. APS March meeting, New Orleans, USA, March., 2017. 口头报告

24. DPG-conference, Regensburg, Germany, March, 2016. 口头报告

25. PSK-conference, San Sebastian, Spain, Sept., 2015. 口头报告

26. APS March meeting, San Antonio, Texas, USA, March, 2015. 口头报告