拟通过分子动力学模拟与第一性原理计算，开发新型磁敏、光电、压电、磁电等传感材料，探究这些新型材料力-光-磁-电多场耦合之间的微观机理，分析其宏观物理特性与其新型结构、界面以及电子结构之间的内在关联，能够为新型智能传感器件的设计和制备解决基础关键科学问题，形成一系列具有自主知识产权的新思想，新方法和新发现，推动新型智能传感器及应用材料领域的发展。主要研究内容和需要攻克的主要技术难点如下：

1、新材料探究与开发。开发新型磁敏、光电、压电、磁电等传感材料。拟主要以硅纳米线、二维纳米材料、金属有机框架材料、水凝胶材料，以及有机半导体材料等为基础，通过缺陷及异质结等手段，设计出不同浓度缺陷，不同配比异质结的丰富纳米结构。利用第一性原理结合第一性分子动力学方法计算各结构的力学（弹性模型特性、泊松比），电学（能带结构、载流子迁移、能态密度），光学（光吸收、光响应、光电效应）以及热学（色散关系）等结构本征物理化学性质。我们采用高通量计算、机器学习和结构搜索等途径，可探索应用于特定目标的新型光电传感功能材料。

2、理论模拟与机理分析。采用第一性原理和分子动力学方法，从二维纳米结构尺寸、缺陷、界面耦合出发，建立新型纳米结构与材料结构之间的本征物理特性之间的内在关联，找出决定结构物理化学特性的决定因素，为进一步提高和调控结构提供理论设计方案。采用表面吸附、掺杂、空位和应力等多种调控手段，研究其电子结构，载流子迁移率、激子复合率，阐明不同手段材料稳定性、光学和电学特征物理量的调控，从微观机制阐述传感特性及规律。

3、实验制备与验证。在研究材料制备上，拟采用机械剥离法、PECVD等方法，开发新型的具有传感特性的新型光电、压电、磁电传感材料，制备出单层、薄膜、异质结、隧道结等多种新型传感材料，从而为器件制备提供材料实验基础。在表征方法上，利用改进的新型原子力显微技术，研究新型光电、压电、磁电传感材料的力-光-磁-电多场耦合特性，并总结不同结构类型传感材料与其性能之间的规律，验证理论模拟结果。