矿物材料是国家战略性新兴产业的重要原材料。该方向瞄准计算材料学的国际前沿，聚焦矿物材料结构－性能关系的关键科学问题，基于第一性原理计算和实验表征方法，从结构、能量的角度研究矿物材料计算方法、表界面特性、功能化设计、结构调控及过程模拟等微观机理，为面向环境、能源、生物等交叉领域设计高性能矿物功能材料提供理论基础。
1. 矿物材料计算方法
结合多尺度、高通量计算与模拟、智能设计等基本原理与方法，利用计算和数据驱动解析矿物材料成分－结构－性能关系，研究晶体结构、形成能、表面能，界面能及电、磁、光、热、力等矿物性能的理论预测与实验验证，探索新型高性能矿物材料。
2. 矿物材料表界面研究
针对硅酸盐矿物表面吸附、嫁接能力不足的问题，利用有机、无机官能团改性的方法，实现矿物表面调控，成功构建新型杂化材料，探索矿物材料的表面改性微观机制，团队首次报道了表面改性对矿物表面活性的影响及矿物的独特载体效应。
3. 矿物材料功能化设计
矿物功能化是实现矿物高值化利用的关键技术，基于矿物表界面与结构特性，利用密度泛函理论方法，从电子层次解析矿物功能化设计的微观机制，系统阐明黏土矿物通过界面键合作用促进功能氧化物氧空位形成的机理过程。
4. 矿物材料结构调控与过程模拟
提出原位结构调控制备高性能黏土基介孔材料的新策略，结合理论计算，系统研究埃洛石等天然层状硅酸盐矿物制备矿物基功能纳米管过程的原子尺度结构演变机制，揭示制备过程中铝脱除过程和硅缩聚过程中的原子结构变化规律。
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代表性论文：
[1] Kang Peng, Liangjie Fu, Jing Ouyang, Huaming Yang*. Emerging parallel dual 2D composites: Natural clay mineral hybridizing MoS2 and interfacial structure, Advanced Functional Materials, 2016, 26, 2666–2675.
[2] Jie Wang, Liangjie Fu*, Huaming Yang*, Xiaochao Zuo, Di Wu, Energetics, Interlayer Molecular Structures and Hydration Mechanisms of Dimethylsulfoxide (DMSO)–Kaolinite Nanoclay Guest–Host Interactions, The Journal of Physical Chemistry Letters, 2021,12, 9973-9981.
[3] Qihang Zhao#, Liangjie Fu#, Denghui Jiang, Jing Ouyang, Yuehua Hu, Huaming Yang*, Yunfei Xi*, Nanoclay-modulated oxygen vacancies of metal oxide, Communications Chemistry, 2019, 2(1), 11. 被Nature Chemistry亮点报道
[4] Zhaoli Yan, Liangjie Fu, Huaming Yang*, Functionalized 2D clay derivative: hybrid nanosheets with unique lead sorption behaviors and interface structure, Advanced Materials Interfaces, 2018, 5, 1700934.
[5] Liangjie Fu, Huaming Yang*, Aidong Tang, Yuehua Hu, Engineering a tubular mesoporous silica nanocontainer with well-preserved clay shell from natural halloysite, Nano Research, 2017, 10, 2782-2799.
[6] Liangjie Fu, Huaming Yang*, Yuehua Hu, Di Wu*, Alexandra Navrotsky*, Tailoring mesoporous γ-Al2O3 properties by transition metal doping: A combined experimental and computational study, Chemistry of Materials, 2017, 29, 1338-1349.
[7] Liangjie Fu, Huaming Yang*. Tailoring the electronic structure of mesoporous spinel γ-Al2O3 at atomic level: Cu doped case, The Journal of Physical Chemistry C, 2014, 118, 14299-14315.
[8] Liangjie Fu, Xiaoyu Li, Mingzhu Liu, Huaming Yang*. Insights into the nature of Cu doping in amorphous mesoporous alumina, Journal of Materials Chemistry A, 2013, 1, 14592-14605.
