拟通過分子動力學模拟與第一性原理計算，開發新型磁敏、光電、壓電、磁電等傳感材料，探究這些新型材料力-光-磁-電多場耦合之間的微觀機理，分析其宏觀物理特性與其新型結構、界面以及電子結構之間的内在關聯，能夠為新型智能傳感器件的設計和制備解決基礎關鍵科學問題，形成一系列具有自主知識産權的新思想，新方法和新發現，推動新型智能傳感器及應用材料領域的發展。主要研究内容和需要攻克的主要技術難點如下：

1、新材料探究與開發。開發新型磁敏、光電、壓電、磁電等傳感材料。拟主要以矽納米線、二維納米材料、金屬有機框架材料、水凝膠材料，以及有機半導體材料等為基礎，通過缺陷及異質結等手段，設計出不同濃度缺陷，不同配比異質結的豐富納米結構。利用第一性原理結合第一性分子動力學方法計算各結構的力學（彈性模型特性、泊松比），電學（能帶結構、載流子遷移、能态密度），光學（光吸收、光響應、光電效應）以及熱學（色散關系）等結構本征物理化學性質。我們采用高通量計算、機器學習和結構搜索等途徑，可探索應用于特定目标的新型光電傳感功能材料。

2、理論模拟與機理分析。采用第一性原理和分子動力學方法，從二維納米結構尺寸、缺陷、界面耦合出發，建立新型納米結構與材料結構之間的本征物理特性之間的内在關聯，找出決定結構物理化學特性的決定因素，為進一步提高和調控結構提供理論設計方案。采用表面吸附、摻雜、空位和應力等多種調控手段，研究其電子結構，載流子遷移率、激子複合率，闡明不同手段材料穩定性、光學和電學特征物理量的調控，從微觀機制闡述傳感特性及規律。

3、實驗制備與驗證。在研究材料制備上，拟采用機械剝離法、PECVD等方法，開發新型的具有傳感特性的新型光電、壓電、磁電傳感材料，制備出單層、薄膜、異質結、隧道結等多種新型傳感材料，從而為器件制備提供材料實驗基礎。在表征方法上，利用改進的新型原子力顯微技術，研究新型光電、壓電、磁電傳感材料的力-光-磁-電多場耦合特性，并總結不同結構類型傳感材料與其性能之間的規律，驗證理論模拟結果。