研究領(lǐng)域：
1. 計算化學(xué)
2. 質(zhì)子交換膜的設(shè)計與制備
3. 鋰離子電池材料的設(shè)計與制備
研究方向：
一、用于燃料電池的質(zhì)子交換膜中質(zhì)子和中性小分子在電場下的遷移及其機制
氫氣燃料電池技術(shù)，由于具有污染小、能量密度和轉(zhuǎn)化效率高的特點，被認為是21世紀最具前途的能源技術(shù)之一。在各種氫氣燃料電池技術(shù)中，中間溫度的高分子全氟磺酸質(zhì)子交換膜燃料電池，在技術(shù)上最為成熟。目前，影響質(zhì)子交換膜氫氣燃料電池推廣使用的問題之一是它的高溫性能和水的管理。溫度過高，由于水分蒸發(fā)過快而引起膜的導(dǎo)電性能的下降，嚴重影響燃料電池的性能。溫度過低，由于水的電滲遷移而導(dǎo)致陰極上有過多的水而淹沒催化劑，影響空氣向催化劑的擴散，使燃料電池不能長時間持續(xù)工作。針對這個問題，我們研究了摻雜磷酸的質(zhì)子交換膜，闡述了磷酸化后的質(zhì)子交換膜的結(jié)構(gòu)，提出了導(dǎo)電機理。在水的電滲遷移方面，我們引進了一種分子動力學(xué)模擬方法，利用水分子和水合氫離子的速度分布函數(shù)研究水的電滲遷移。這種方法，可以大大降低模擬電場的強度，使電場作用在水合氫離子上的力遠低于水分子間的相互吸引，克服了電場對模擬結(jié)果的影響。這些研究為我們充分認識質(zhì)子交換膜中水的遷移現(xiàn)象及其機理，改善質(zhì)子交換膜的性能提供了理論依據(jù)。
已在該領(lǐng)域發(fā)表論文5篇，被引用20余次，獲國家自然科學(xué)基金資助1項。
二、分子器件的理論建模和模擬 開發(fā)具有特定功能的分子器件是當(dāng)代納米科技的主要研究方向
在集成電路制造領(lǐng)域，隨著微電子元件的尺寸的不斷縮小，元件間的連線直徑也相應(yīng)地不斷縮小，引起連線的寄生電阻及其電耗不斷增大。目前，散熱已成為制約高性能集成電路發(fā)展的一個重要因素。在將來，超高集成度的納米電路，可能根本無法承受電路本身所散發(fā)的熱量，因此，用電流傳輸信息這種模式或許將不再適合。同時，考慮到生命體系中，信息的傳輸是通過化學(xué)物質(zhì)之間的相互耦合和分離、分子構(gòu)型的變化等來實現(xiàn)這個事實，我們提出利用分子振動時構(gòu)型的變化來傳輸信息的概念。這個概念及其相關(guān)的模擬結(jié)果發(fā)表在2005年10月份的Proceedings of IEEE的Blue Sky 專輯上。該文提出的研究方向被美國IEEE學(xué)會的重要刊物IEEE-USA Today’s Engineering評為未來科技研究的重要方向。在該文及其以后的一系列論文中，我們利用計算機模擬的方法成功實現(xiàn)了概念的證明，并且顯示，利用調(diào)制和解調(diào)技術(shù)可以將數(shù)字信號在分子上傳輸20 nm以上。
目前，已在該領(lǐng)域發(fā)表論文8篇，被引用70余次，獲1項上海市科委浦江計劃的資助。
三、電子在有機分子和納米電極之間的遷移
電子在有機(或無機)分子和金屬電極之間的遷移及其機制，是開發(fā)分子器件的重要理論基礎(chǔ)。我們在研究具有原子尺寸的金電極與硅接觸處的電子遷移現(xiàn)象時，提出負微分電阻現(xiàn)象(NDR)是電子在具有原子尺度的結(jié)構(gòu)中遷移時的普遍現(xiàn)象，而之前該現(xiàn)象只有在特定的有機分子中被觀察到。該論文在J. Phys. Chem. B上發(fā)表時，論文插圖被刊物的封面采用，表明該論文代表當(dāng)時在該領(lǐng)域的前沿水準及其成果的指導(dǎo)意義。在研究烷烴分子的導(dǎo)電機理時，提出存在多個電子傳輸通道的假設(shè)，并成功計算了各個通道的位壘高度。該工作成功地回答了烷烴的實際位壘與量子化學(xué)計算的分子軌道的能量不一致的問題。
在這方面，已發(fā)表論文8篇，被引用80余次，獲國家教委歸國留學(xué)人員資助1項。
四、電子的非彈性隧道譜
非彈性隧道效應(yīng)是一種由隧道電子與分子的振動之間相互耦合而向振動能級傳輸能量的現(xiàn)象，可形成非彈性隧道譜(IETS)。由于可以通過與分子的IR或RAMAN等波譜比較確定分子是否直接參與電子傳輸過程，IETS的研究引起了廣泛實驗和理論興趣。在這方面，我們結(jié)合微擾理論和非平衡格林函數(shù)方法，成功地將與IETS有關(guān)的非平衡格林函數(shù)從總的格林函數(shù)中分離出來，得到對IETS有貢獻的格林函數(shù)部分。最后，再利用Landauer-Büttiker公式，計算得到與電子軌道和分子振動模式之間的耦合系數(shù)關(guān)聯(lián)的IETS公式。
這是我的最新研究方向之一，已發(fā)表論文2篇，被引用3次，獲上海市教委資助1項。
承擔(dān)科研項目情況：
1. 國家自然科學(xué)基金面上項目，水分子在質(zhì)子交換膜中的電滲遷移的分子動力學(xué)模擬研究(項目批準號:20873081)。2009年1月~2011年12月
2. 國家教委歸國留學(xué)人員基金，納米碳管-苯胺寡聚體-納米碳管的伏安特性的研究，2008年1月~2009年12月
3. 上海浦江人才計劃，由分子開關(guān)控制的智能藥物輸送系統(tǒng)的設(shè)計、制備與表征(課題編號為07PJ14044)，2007年9月30日~2009年9月30日
4. 上海市教委項目，分子動力學(xué)方法研究提高分子伏安特性測量的重復(fù)性，2006.7 ~ 2008.6
5. 上海市教委科研創(chuàng)新項目重點項目，酸堿兩性高溫質(zhì)子交換膜的設(shè)計與制備。
科研成果：
1. 在質(zhì)子交換膜的制備方法，我們設(shè)計并制備了磷酸摻雜的BPO4-ABPBI納米復(fù)合膜，綜合性能優(yōu)于磷酸摻雜的純ABPBI膜。我們還設(shè)計、并合成了聚環(huán)己烯膦酸這種新型酸性高分子材料，與PI等多種堿性高分子材料復(fù)合制備的酸-堿復(fù)合質(zhì)子交換膜，具有良好的高溫質(zhì)子電導(dǎo)率。最近，我們制備了乙烯基膦酸與4-乙烯基-1H-1,2,3-三唑的共聚膜，克服了酸-堿復(fù)合膜混合不夠均勻的缺點，具良好綜合性能。
2. 在質(zhì)子交換膜中質(zhì)子和中性分子的遷移研究方面，我們利用量子化學(xué)計算建立、并用1H NMR實驗驗證了質(zhì)子遷移與酸-堿平衡的關(guān)系，確立了質(zhì)子遷移的協(xié)同效應(yīng)。研究了有機膦酸-有機堿復(fù)合體系的結(jié)構(gòu)及其氫鍵網(wǎng)絡(luò)，氫鍵網(wǎng)絡(luò)的重排及重排勢壘。我們還成功地發(fā)展了利用分子動力學(xué)模擬方法研究水合氫離子、水分子、甲醇分子等在質(zhì)子交換膜中遷移特性的新方法，把外加電場減小到2 V/ m以下（別人在研究這個現(xiàn)象時需要外加100 V/ m以上的電場），很好地解決了外電場對體系結(jié)構(gòu)和運動特征的干擾問題。這些研究，為酸-堿復(fù)合質(zhì)子交換膜的設(shè)計，提供了重要依據(jù)。
3. 研究電子在金屬電極和小分子之間的遷移特性方面的工作獲同行專家好評。如發(fā)表在2005年10月份的Proceedings of IEEE 2005, 93, 1753的Blue Sky專輯上的論文被IEEE-USA Today's Engineering認為是未來科技研究的重要方向。此外，發(fā)表在J. Phys. Chem. B 2004, 108, 6915上研究電子在不同材料間傳輸?shù)恼撐牟鍒D被該刊物的封面采用，表明該論文代表當(dāng)時該領(lǐng)域的前沿水準及其影響力。在研究烷烴分子的電子遷移機理時，提出存在多個電子傳輸通道的設(shè)想，并用格林函數(shù)理論計算了各個通道的位壘高度，成功回答了烷烴的實際位壘與量子化學(xué)計算的分子軌道的能量不一致的問題（Int. J. Quant. Chem. 2005, 102, 711）。
4. 基于對生命體系中信息傳輸過程時化學(xué)物質(zhì)之間的相互耦合和分離、分子構(gòu)型的變化等事實的借鑒，嚴六明等提出了利用分子振動時構(gòu)型的變化來傳輸信息的概念。他們利用計算機模擬的方法成功實現(xiàn)了概念的證明，并且顯示，利用調(diào)制和解調(diào)技術(shù)可以將數(shù)字信號在分子上傳輸20nm以上。該概念及其相關(guān)的模擬結(jié)果最早發(fā)表在2005年10月份的Proceedings of IEEE的Blue Sky專輯上。美國IEEE學(xué)會的重要刊物IEEE-USA Today’s Engineering將該研究方向評選為未來科技研究的重要方向。
論文專著：
出版專著1部，已經(jīng)在J. Phys. Chem., P. IEEE等國內(nèi)外重要刊物發(fā)表論文50余篇，被引用400余數(shù)。
代表性英文論文：
1 Yan, L.; Xie, L., "Molecular dynamics simulations of proton transport in proton exchange membranes based on acid-base complexes", in Molecular Interaction, A. Meghea, Ed. Rijeka, Croatia: InTech, 2012, pp. 335-360.
2 Di, S.; Yan, L.; Han, S.; Yue, B.; Feng, Q.; Xie, L.; Chen, J.; Zhang, D.; Sun, C., Enhancing the high-temperature proton conductivity of phosphoric acid doped poly(2,5-benzimidazole) by preblending boron phosphate nanoparticles to the raw materials. J. Power Sources 2012, 211, 161-168.
3 Chen, J.; Yan, L.; Yue, B., Nano-layered LiFePO4 particles converted from nano-layered ferrous phenylphosphonate templates. J. Power Sources 2012, 209, 7-14.
4 Zhu, S.; Yan, L.; Zhang, D.; Feng, Q., Molecular dynamics simulation of microscopic structure and hydrogen bond network of the pristine and phosphoric acid doped polybenzimidazole. Polymer 2011, 52(3), 881-892.
5 Yan, L.; Feng, Q.; Xie, L.; Zhang, D., About the choice of protogenic group for polymer electrolyte membrane: Alkyl or aryl phosphonic acid? Solid State Ionics 2011, 190(1), 8-17.
6 Zhu, S.; Yan, L.; Ji, X.; Lu, W., Conformational Diversity of Anthracycline Anticancer Antibiotics: A Density Functional Theory Calculation. J. Mol. Str. (Theochem) 2010, 951(1-3), 60-68.
7 Zhang, D.; Yan, L., Probing the acid-base equilibrium in acid-benzimidazole complexes by 1H NMR spectra and density functional theory calculations. J. Phys. Chem. B 2010, 114(38), 12234-12241.
8 Yan, L.; Shao, C.; Ji, X., Evaluation of electroosmotic drag coefficient of water in hydrated sodium perfluorosulfonate electrolyte polymer. J. Comp. Chem. 2009, 30(9), 1361-1370.
9 Shao, C.; Yan, L.; Ji, X.; Zhu, S., Intermolecular momentum transfer in poly(perfluorosulfonic acid) membrane hydrated by aqueous solution of methanol: A molecular dynamics simulation study. J. Chem. Phys. 2009, 131(22), 4901-4908.
10 Yan, L.; Ji, X.; Lu, W., Molecular dynamics simulations of electroosmosis in perfluorosulfonic acid polymer. J. Phys. Chem. B 2008, 112(18), 5602-5610.
11 Ji, X.; Yan, L.; Zhu, S.; Zhang, L.; Lu, W., Methanol distribution and electroosmotic drag in hydrated poly(perfluorosulfonic) acid membrane. J. Phys. Chem. B 2008, 112(49), 15616-15627.
12 Ji, X.; Yan, L.; Lu, W., New torsion potential expression for molecules without rotational symmetry. J. Chem. Phys. 2008, 128(22), 4101-4109.
13 Yan, L., C. Shao, and X. Ji, Evaluation of the electroosmotic drag coefficient from molecular velocity distribution functions. J. Comp. Chem., 2008.
14 Ji, X., L. Yan, S. Zhu, L. Zhang, and W. Lu, Methanol distribution and electroosmotic drag in hydrated ploy(perfluorosulfonic) acid membrane. J. Phys. Chem. B, 2008.
15 Ji, X., L. Yan, and W. Lu, New torsion potential expression for molecules without rotational symmetry. J. Chem. Phys., 2008. 128(22): p. 224101-224109.
16 Yan, L., S. Zhu, X. Ji, and W. Lu, Proton hopping in phosphoric acid solvated NAFION membrane: a molecular simulation study. J. Phys. Chem. B, 2007. 111(23): p. 6357-6363.
17 Yan, L. and J.M. Seminario, Electron transport in Nano-Gold-Silicon interfaces. Int. J. Quant. Chem., 2007. 107(2): p. 440-450.
18 Yan, L., E.J. Bautista, and J.M. Seminario, Ab initio analysis of electron currents through benzene, naphthalene, and anthracene nanojunctions. Nanotechnology, 2007. 18(485701): p. 485701.
19 Yan, L., Y. Ma, and J.M. Seminario, Encoding Information Using Molecular Vibronics. J. Nanosci. Nanotech., 2006. 6(3): p. 675-684.
20 Yan, L., P.B. Balbuena, and J.M. Seminario, Perfluorobutane sulfonic acid hydration and Interactions with O2 Adsorbed on Pt3. J. Phys. Chem. A, 2006. 110(13): p. 4574-4581.
21 Yan, L., Inelastic Electron Tunneling Spectroscopy and Vibrational Coupling. J. Phys. Chem. A, 2006. 110(49): p. 13249-13252.
代表性中文論文：
1 聚α,β,β-三氟苯乙烯膦酸-ABPBI納米復(fù)合質(zhì)子交換膜的制備 張冬芳; 馮慶霞; 嚴六明 中國化學(xué)會第27屆學(xué)術(shù)年會第10分會場摘要集 2010/6/20 0:00
2 VO_2相變機制和摻雜改性的第一性原理研究進展 崔苑苑; 陳蘭麗; 嚴六明; 任清華; 施思齊; 張文清; 羅宏杰; 高彥峰 自然雜志 2015/8/25
3 基于膦酸基的高溫質(zhì)子交換膜的研究進展 韓帥元; 岳寶華; 嚴六明 物理化學(xué)學(xué)報 2014/1/15
4 石墨烯和硼氮類石墨烯包覆對LiFePO_4表面結(jié)構(gòu)的改進及其電導(dǎo)的促進作用 孫超; 嚴六明; 岳寶華 物理化學(xué)學(xué)報 2013/8/15
5 基于乙烯基膦酸和4-乙烯基-1H-1,2,3-三唑共聚物的高溫質(zhì)子交換膜的制備 韓帥元; 岳寶華; 邸素清; 嚴六明 中國化學(xué)會第28屆學(xué)術(shù)年會第10分會場摘要集 2012/4/13
6 有機膦酸和1H-1,2,3-三唑酸-堿復(fù)合體系中的質(zhì)子遷移 謝麗青; 孫超; 岳寶華; 嚴六明 中國化學(xué)會第28屆學(xué)術(shù)年會第13分會場摘要集 2012/4/13
7 外電場作用下水化聚全氟磺酸鉀膜中水分子的電滲遷移 朱素華; 嚴六明; 紀曉波; 邵長樂; 陸文聰 物理化學(xué)學(xué)報 2010/10/15
8 酸堿質(zhì)子交換膜中質(zhì)子動力學(xué)行為及協(xié)同效應(yīng) 紀曉波; 嚴六明; 陸文聰; 馬和平 中國化學(xué)會第27屆學(xué)術(shù)年會第14分會場摘要集 2010/6/20
9 納米復(fù)合H_3PO_4-BPO_4-ABPBI高溫質(zhì)子交換膜的制備與表征 馮慶霞; 張冬芳; 嚴六明 中國化學(xué)會第27屆學(xué)術(shù)年會第10分會場摘要集 2010/6/20
10 阿霉素水溶液的結(jié)構(gòu)特征和氫鍵相互作用 朱素華; 嚴六明; 紀曉波; 陸文聰 常熟理工學(xué)院學(xué)報 2010/4/15
11 分子結(jié)的非彈性隧道譜和電子-振動的耦合 嚴六明; 紀曉波; 朱素華; 陸文聰 高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報 2007/12/10
12 量子化學(xué)理論和計算在分子電子器件模擬和數(shù)學(xué)建模中的應(yīng)用 嚴六明 中國化學(xué)會第二十五屆學(xué)術(shù)年會論文摘要集（上冊） 2006/7/1
13 MOCVD外延生長Ga1-xAlxAs1-ySby半導(dǎo)體薄膜氣固平衡和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)報 嚴六明; 胡英; 吳偉; 陳念貽; 彭瑞伍 功能材料 1997/8/25
14 MOCVD外延生長GaInAsSb合金半導(dǎo)體薄膜的模式識別和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究 嚴六明; 吳偉; 彭瑞伍 稀有金屬 1997/7/4
15 模式識別和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)報復(fù)合硫族元素化合物結(jié)構(gòu)類型 嚴六明; 陳念貽 稀有金屬 1996/3/4
16 Ga－In－As－Sb系合金固－液平衡和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)報 嚴六明; 吳偉; 張靖巍; 陳念貽; 彭瑞伍 半導(dǎo)體學(xué)報 1995/8/8
17 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法對含稀土金屬間化合物苦干性質(zhì)的研究 嚴六明; 詹千寶; 欽佩; 陳念貽 中國稀土學(xué)報 1994/12/30
18 用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法研究烷烴結(jié)構(gòu)與辛烷值、沸點的關(guān)系 嚴六明; 陳念貽 計算機與應(yīng)用化學(xué) 1994/12/30
19 氧化物系相圖若干特征的計算機預(yù)報研究 嚴六明; 欽佩; 柳妙修; 陳念貽 硅酸鹽學(xué)報 1994/12/26
20 四元硫族化合物A_2MnBX_4的結(jié)構(gòu)類型和磁學(xué)性質(zhì)的模式識別研究 嚴六明; 陳念貽 功能材料 1994/12/25
21 熔鹽電導(dǎo)的多維鍵參數(shù)分析 嚴六明; 張未名; 欽佩; 陳念貽 高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報 1994/5/15
22 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法研究填隙AuCu_3相組成規(guī)律 嚴六明; 欽佩; 李重河; 張未名; 陳念貽 科學(xué)通報 1994/1/8
23 偏最小二乘法-人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于復(fù)氧化物形成條件的判別 李明; 嚴六明; 陳念貽 硅酸鹽學(xué)報 1993/12/27
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