马新国，教授，博士，博士生导师，湖北省级人才、香江学者、南湖学者学术带头人，PI团队负责人。2010年在华中科技大学电子系获博士学位，随后在清华大学化学系从事博士后研究。2012年初，赴香港城市大学材料物理系，任香江学者研究员。期间，赴德国不莱梅大学开展国际合作研究。2013年底到湖北工业大学工作。2017.11--2019.3，美国密苏里大学堪萨斯分校的访问学者。主要从事光电材料、微电子器件与工艺、射频滤波器与双工器制造等研究工作。目前担任《无机材料》杂志青年编委，10余国际杂志审稿人，教育部学位论文评审专家等。
主持国家自然科学基金项目2项及其他基金项目11项，主持企业合作项目10余项，参加中英桥国际合作重大项目、国家973项目等11项。发表J. Mater. Chem. C、Appl. Surf. Sci.、ACS Appl. Mater. Interf.、J. Phys. Chem. C等杂志论文80余篇，被SCI收录61篇(中科院二区以上近30篇)，论文被引5000余次，高被引5篇，获批国家专利4项，参编教材2部。指导多名本科生获“湖北省大学生科研成果奖”、“优秀毕业论文”等，多名研究生获“校毕业生优秀十佳”、“校研究生优秀学术新星”等称号，以及研究生国家奖学金、企业奖学金等10余次。
马新国教授课题组的研究成果分为：
1.二维非对称纳米结构的设计
2.钙钛矿电池材料的稳定性
3.计算材料学方法的优化与探索
一、二维非对称纳米结构的设计
二维非对称纳米结构的设计及肖特基界面能带调控。
思路1：异质结界面外或者界面内适当进行掺杂，产生非对称缺陷结构。具体设计了MoS2(1-x)Se2x/graphene异质结，通过Se在界面内外掺杂位置以及浓度的不同，提出一种调控肖特基势垒的方法；随着硒杂质浓度的提高，可以发现界面π-p杂化使肖特基势垒由n型转变成p型，而且获得的p型肖特基势垒非常低。思路2：通过异质结界面的诱导作用，形成具有极性的表面或者界面。具体设计了不同氧化浓度的WSi2N4/graphene异质结，发现界面吸附的位置具有明显的选择性；通过调控界面层间距离、外电场强度和方向等，阐明了外界作用对结构以及性质影响的关系，提出了改变异质结类型的机理。
Xinguo Ma, Huatin Bo, Xue Gong, Gang Yuan, Zhuo Peng, Jingjing Lu, Qihai Xie. Tunable Schottky barrier of WSi2N4/graphene heterostructure via interface distance and external electric field. Applied Surface Science, 2023: 156385.
二、钙钛矿电池材料的稳定性
潮湿环境下石墨烯对CH3NH3PbI3表面的保护作用。
在潮湿环境下，水分子倾向于以分子形式在CH3NH3PbI3(001)表面的Pb顶位吸附而不发生分解。吸附能和过渡态搜索的结果表明，水分子以未解离形式吸附在异质结界面外时体系结构最稳定。表面石墨烯可以有效阻止外界水分子与CH3NH3PbI3反应，从而实现对CH3NH3PbI3的保护。此外，还发现水分子吸附对CH3NH3PbI3/graphene异质结的能带结构和界面电荷分布的影响不大。最后，通过调节CH3NH3PbI3/graphene异质结的肖特基势垒，实现了界面优异的载流子分离。研究结果为高效稳定的钙钛矿太阳能电池的设计提供了理论指导。
Jisong Hu, Xinguo Ma, Wangyang Duan, Zhifeng Liu, Ting Liu, Hui Lv, Chuyun Huang, Ling Miao, and Jianjun Jiang. First-Principles Calculations of Graphene-Coated CH3NH3PbI3 toward Stable Perovskite Solar Cells in Humid Environments. ACS Appl. Nano Mater., 2020, 3, 7704.
三、计算材料学方法的优化与探索
引入“机器学习+DFT”研究范式，实现快速科学计算。
我们在ZnO体系，尝试采用“机器学习+DFT”研究范式，研究了半导体带隙相匹配的“在位库仑势”。以实验测量的带隙值为参考点，依次选择Zn d和O p的不同值，计算能带结构。编译的智能搜寻程序代码，嵌入到当前计算软件中，计算效率提高了一个数量级。过去，晶格失配对界面结合能影响的大小，并没有定量的计算方法，导致结果缺乏可借鉴性。为此，首次提出了一种界面晶格匹配与其应力关系的修正方案，实现晶格失配能从结合能中的剔除，首次精确地获得了界面结合能，为深入研究异质结的稳定性开辟了道路。此外，提出一种全新的高精度晶体表面能计算方法――三重非对称弛豫法，为精确预测表面几何结构和基本性质带来了曙光。
Xu Yuan, Ma Xinguo, Hu Jisong, Xu Ang, Wang Zuoran, Huang Chuyun. Structures and energetics of low-index stoichiometric BiPO4 surfaces. CrystEngComm, 2019, 21, 4730.
Xinguo Ma, Ying Wu, Yanhui Lv, and Yongfa Zhu. Correlation Effects on Lattice Relaxation and Electronic Structure of ZnO within the GGA+U Formalism. J. Phys. Chem. C, 2013, 117, 26029.
