近期，材料科学与工程学院在国际期刊《Nature Communications》上发表了题为“Unconventional mechanical and thermal behaviours of MOF CALF-20”的科技论文。论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-47695-6。《Nature Communications》为Nature Portfolio旗下国际顶级综合性学术期刊，主要刊登自然科学领域最新的科研进展。论文的第一作者为材料科学与工程学院青年教师樊冬博士，通讯作者为法国国家研究中心Guillaume Maurin教授，重庆交通大学材料科学与工程学院为共同完成单位。

作为高效CO2捕集的吸附剂，Shimizu教授于2021年提出了一种名为CALF-20的金属有机框架（MOF）结构，其具有优异的CO2/N2分离性能，高水解稳定性和易于规模化量产的特性，使其成为首个工业应用的MOF结构。[Science 374, 1464,2021]然而，迄今为止，有关CALF-20结构本身的机械/热力学性能仍然存有争议。在此背景下，本文通过结合系统性的第一性原理计算和高精度机器学习势函数分子动力学模拟，对CALF-20的机械和热力学行为进行了原子尺度的探究。CALF-20对温度和压力刺激表现出独特的结构响应，导致负面积压缩和负热膨胀现象共存。因此除了在CO2捕获领域的实际应用优势之外，该材料对于机械/热传感领域也具有非常优异的应用前景。模拟结果表明，CALF-20在0 K和室温下单轴拉伸应变下均表现出异常应变软化现象，最终导致亚稳态结构的形成，同时该亚稳相与近期实验测试结构保持一致。[ACS Mater.Lett. 5, 2942,2023]本工作首次从理论角度对CALF-20结构的柔韧性进行了系统性的探究，明确了CALF-20结构的非刚性结构特征以及独特的机械/热力学响应。

樊冬博士长期致力于采用第一性原理计算和分子动力学等多尺度模拟方法来研究凝聚态体系的结构-性能之间的关系，研究兴趣主要包括新型二维材料、以MOF为代表的多孔材料、以及复杂体系（>10000原子）的大尺度模拟等。至今发表SCI论文40余篇，H-index为18，其中以第一作者发表纯理论计算论文12篇，与实验合作密切，相关成果发表于Science、J. Amer. Chem. Soc.、Adv. Energy Mater.、Adv. Fun. Mater.等领域高水平期刊。

该研究成果是我校材料学科建设的重要突破，对加强我校材料学科内涵发展，持续提升我校在国际上的学术影响力具有重要意义。同时充分体现了材料科学与工程学院近年来在“搭平台、建舞台”加强有组织的科研、大力推进人才引培、丰富学术氛围等方面取得明显成效。