拟采用分子动力学模拟与第一性原理计算等方法，开展新型磁敏、光电、压电、磁电等多功能传感材料的开发与机理研究。围绕新型材料在力‑光‑磁‑电多场耦合条件下的微观作用机制，揭示其宏观物理性能与结构、界面及电子结构之间的内在关联，旨在为新型智能传感器设计与制备提供关键科学基础，形成具有自主知识产权的新思路、新方法和新发现，推动相关材料与器件领域的发展。主要研究内容与关键难点如下：

1. 新型传感材料设计与计算开发。以硅纳米线、二维纳米材料、金属有机框架材料、水凝胶材料及有机半导体材料等为基础，通过缺陷调控、异质结构筑等手段，构建多种缺陷浓度、不同配比的异质纳米结构。综合运用第一性原理计算、分子动力学模拟、高通量计算、机器学习与结构搜索等方法，系统研究上述结构在力学、电学、光学及热学等方面的本征物理化学性质，探索适用于特定传感功能的新型材料。技术难点涉及多组分、多缺陷体系的微观结构设计与物理性质精确计算；基于机器学习的“结构‑性能”关系预测与目标材料筛选。

2. 多场耦合机理与微观机制理论解析。采用第一性原理与分子动力学方法，从二维纳米结构的尺寸、缺陷、界面耦合出发，建立材料微观结构与其宏观物性的关联模型，揭示决定材料性能的关键结构因素。结合表面吸附、掺杂、空位、应力等外部调控手段，系统研究其对电子结构、载流子迁移率、激子复合率等的影响，阐明不同手段对材料稳定性、光学与电学性能的调控机制，为高性能传感材料设计提供理论基础。技术难点涉及多场耦合条件下微观物性演变机制的理论建模；复杂体系中多种调控手段的协同效应与机理解析。

3. 材料实验制备与性能验证。利用机械剥离、PECVD等制备工艺，开发新型光电、压电、磁电传感材料，制备单层、薄膜、异质结、隧道结等多种结构形式的传感材料。在表征方面，采用改进的原子力显微技术等先进手段，系统研究材料的力‑光‑磁‑电多场耦合特性，总结不同结构与传感性能之间的关联规律，并与理论模拟结果相互验证，为后续器件制备提供材料基础。技术难点涉及复杂纳米结构传感材料的高质量、可控制备；多场耦合条件下材料性能的精准表征与理论‑实验验证。