英文原题：Accurate Simulations of Scanning Tunneling Microscope: Both Tip and Substrate States Matter
为了最大程度地从扫描隧道显微镜（STM）测量中提取对微观世界的认识，高分辨率测量和精确模拟必须密切合作。新兴的STM实验技术，例如衬底隔绝技术间隔物和针尖修饰，抑制了金属耦合并提高分辨率，实现了原子层次的成像。另一方面，过去十年中STM模拟方法的发展并不活跃。传统的模拟侧重于衬底的电子结构，往往忽略了针尖状态对成像的影响。同时，大量使用周期性边界条件仅能对中性系统进行有效模拟。在本综述中，我们强调了近期在Tersoff-Hamann和Bardeen近似下同时考虑针尖和基底效应的进展，强调了同时考虑针尖和衬底效应在高分辨率STM结果的精准解析、基本概念的揭示以及合理设计针对重要化学系统实验方案中的重要性。我们希望本综述将激发人们对先进STM模拟的广泛兴趣，为涉及复杂几何和电子结构的STM研究指明前进的方向。
J. Phys. Chem. Lett., 2023, 14, 29, 6726–6735
DOI: 10.1021/acs.jpclett.3c01603
英文原题：A General Framework of Scanning Tunneling Microscopy Based on Bardeen’s Approximation for Isolated Molecules
扫描隧道显微镜（STM）是最受欢迎的精确表征技术之一。然而，其目前的理论实现通常基于周期性边界条件和Tersoff-Hamann近似，难以处理除s波以外的针尖状态以及化学中普遍存在的带电分子。本工作中，我们发展了簇模型边界条件下基于Bardeen近似的STM图像模拟理论框架。在该框架中，我们利用电子结构计算中广泛采用的库仑衰减近似，开发了用于精确评估Bardeen近似核心矩阵元(转移哈密顿矩阵)的解析算法，建立了高效且普适的STM模拟方案。数值模拟结果表明，在不同STM尖端状态和成像模式下，分子各种状态的图像可以在目前的框架中实现定量模拟，这为中性或带电分子的电子结构研究开辟了道路。
JACS Au, 2023, 3, 1, 86–92.
DOI: 10.1021/jacsau.2c00627
英文原题：Identification of Water Hexamer on Cu(111) Surfaces
J. Am. Chem. Soc., 2020, 142, 15, 6902–6906
DOI: 10.1021/jacs.0c01549
Tersoff-Hamann(TH)近似可以很好地模拟金属针尖(s型针尖)下特征大小超过1Å的STM成像，是现在最为广泛使用的STM模拟理论框架。虽然现在已经有很多基于TH近似的模拟程序，但是它们仅考虑了衬底电子结构对成像的影响。为了更加精确地模拟STM成像，徐昕教授课题组编写了TH近似下可以同时考虑偏压、成像模式、针尖功函数以及扫描分辨率等实验参数的模拟软件。通过对称性分析，提出了对称性匹配的全新船式吸附构型。利用发展的软件，证明了船式构型可以完全重现所有的实验观测结果，确定了其为原位吸附构型；指认了不同的实验成像结果是由针尖不同功函和测量分辨率导致的。进一步通过第五阶密度泛函方法（XYGJ-OS）和从头算黄金标准CCSD(T)方法的能量计算，申请人确定了全新的船式构型也是能量最低的吸附构型。这一发现解决了水固界面长达近二十年的争议，为理解水在固体表面的吸附行为奠定了坚实的基础。
