研究领域：
1. 计算化学
2. 质子交换膜的设计与制备
3. 锂离子电池材料的设计与制备
研究方向：
一、用于燃料电池的质子交换膜中质子和中性小分子在电场下的迁移及其机制
氢气燃料电池技术，由于具有污染小、能量密度和转化效率高的特点，被认为是21世纪最具前途的能源技术之一。在各种氢气燃料电池技术中，中间温度的高分子全氟磺酸质子交换膜燃料电池，在技术上最为成熟。目前，影响质子交换膜氢气燃料电池推广使用的问题之一是它的高温性能和水的管理。温度过高，由于水分蒸发过快而引起膜的导电性能的下降，严重影响燃料电池的性能。温度过低，由于水的电渗迁移而导致阴极上有过多的水而淹没催化剂，影响空气向催化剂的扩散，使燃料电池不能长时间持续工作。针对这个问题，我们研究了掺杂磷酸的质子交换膜，阐述了磷酸化后的质子交换膜的结构，提出了导电机理。在水的电渗迁移方面，我们引进了一种分子动力学模拟方法，利用水分子和水合氢离子的速度分布函数研究水的电渗迁移。这种方法，可以大大降低模拟电场的强度，使电场作用在水合氢离子上的力远低于水分子间的相互吸引，克服了电场对模拟结果的影响。这些研究为我们充分认识质子交换膜中水的迁移现象及其机理，改善质子交换膜的性能提供了理论依据。
已在该领域发表论文5篇，被引用20余次，获国家自然科学基金资助1项。
二、分子器件的理论建模和模拟 开发具有特定功能的分子器件是当代纳米科技的主要研究方向
在集成电路制造领域，随着微电子元件的尺寸的不断缩小，元件间的连线直径也相应地不断缩小，引起连线的寄生电阻及其电耗不断增大。目前，散热已成为制约高性能集成电路发展的一个重要因素。在将来，超高集成度的纳米电路，可能根本无法承受电路本身所散发的热量，因此，用电流传输信息这种模式或许将不再适合。同时，考虑到生命体系中，信息的传输是通过化学物质之间的相互耦合和分离、分子构型的变化等来实现这个事实，我们提出利用分子振动时构型的变化来传输信息的概念。这个概念及其相关的模拟结果发表在2005年10月份的Proceedings of IEEE的Blue Sky 专辑上。该文提出的研究方向被美国IEEE学会的重要刊物IEEE-USA Today’s Engineering评为未来科技研究的重要方向。在该文及其以后的一系列论文中，我们利用计算机模拟的方法成功实现了概念的证明，并且显示，利用调制和解调技术可以将数字信号在分子上传输20 nm以上。
目前，已在该领域发表论文8篇，被引用70余次，获1项上海市科委浦江计划的资助。
三、电子在有机分子和纳米电极之间的迁移
电子在有机(或无机)分子和金属电极之间的迁移及其机制，是开发分子器件的重要理论基础。我们在研究具有原子尺寸的金电极与硅接触处的电子迁移现象时，提出负微分电阻现象(NDR)是电子在具有原子尺度的结构中迁移时的普遍现象，而之前该现象只有在特定的有机分子中被观察到。该论文在J. Phys. Chem. B上发表时，论文插图被刊物的封面采用，表明该论文代表当时在该领域的前沿水准及其成果的指导意义。在研究烷烃分子的导电机理时，提出存在多个电子传输通道的假设，并成功计算了各个通道的位垒高度。该工作成功地回答了烷烃的实际位垒与量子化学计算的分子轨道的能量不一致的问题。
在这方面，已发表论文8篇，被引用80余次，获国家教委归国留学人员资助1项。
四、电子的非弹性隧道谱
非弹性隧道效应是一种由隧道电子与分子的振动之间相互耦合而向振动能级传输能量的现象，可形成非弹性隧道谱(IETS)。由于可以通过与分子的IR或RAMAN等波谱比较确定分子是否直接参与电子传输过程，IETS的研究引起了广泛实验和理论兴趣。在这方面，我们结合微扰理论和非平衡格林函数方法，成功地将与IETS有关的非平衡格林函数从总的格林函数中分离出来，得到对IETS有贡献的格林函数部分。最后，再利用Landauer-Büttiker公式，计算得到与电子轨道和分子振动模式之间的耦合系数关联的IETS公式。
这是我的最新研究方向之一，已发表论文2篇，被引用3次，获上海市教委资助1项。
承担科研项目情况：
1. 国家自然科学基金面上项目，水分子在质子交换膜中的电渗迁移的分子动力学模拟研究(项目批准号:20873081)。2009年1月~2011年12月
2. 国家教委归国留学人员基金，纳米碳管-苯胺寡聚体-纳米碳管的伏安特性的研究，2008年1月~2009年12月
3. 上海浦江人才计划，由分子开关控制的智能药物输送系统的设计、制备与表征(课题编号为07PJ14044)，2007年9月30日~2009年9月30日
4. 上海市教委项目，分子动力学方法研究提高分子伏安特性测量的重复性，2006.7 ~ 2008.6
5. 上海市教委科研创新项目重点项目，酸碱两性高温质子交换膜的设计与制备。
科研成果：
1. 在质子交换膜的制备方法，我们设计并制备了磷酸掺杂的BPO4-ABPBI纳米复合膜，综合性能优于磷酸掺杂的纯ABPBI膜。我们还设计、并合成了聚环己烯膦酸这种新型酸性高分子材料，与PI等多种碱性高分子材料复合制备的酸-碱复合质子交换膜，具有良好的高温质子电导率。最近，我们制备了乙烯基膦酸与4-乙烯基-1H-1,2,3-三唑的共聚膜，克服了酸-碱复合膜混合不够均匀的缺点，具良好综合性能。
2. 在质子交换膜中质子和中性分子的迁移研究方面，我们利用量子化学计算建立、并用1H NMR实验验证了质子迁移与酸-碱平衡的关系，确立了质子迁移的协同效应。研究了有机膦酸-有机碱复合体系的结构及其氢键网络，氢键网络的重排及重排势垒。我们还成功地发展了利用分子动力学模拟方法研究水合氢离子、水分子、甲醇分子等在质子交换膜中迁移特性的新方法，把外加电场减小到2 V/ m以下（别人在研究这个现象时需要外加100 V/ m以上的电场），很好地解决了外电场对体系结构和运动特征的干扰问题。这些研究，为酸-碱复合质子交换膜的设计，提供了重要依据。
3. 研究电子在金属电极和小分子之间的迁移特性方面的工作获同行专家好评。如发表在2005年10月份的Proceedings of IEEE 2005, 93, 1753的Blue Sky专辑上的论文被IEEE-USA Today's Engineering认为是未来科技研究的重要方向。此外，发表在J. Phys. Chem. B 2004, 108, 6915上研究电子在不同材料间传输的论文插图被该刊物的封面采用，表明该论文代表当时该领域的前沿水准及其影响力。在研究烷烃分子的电子迁移机理时，提出存在多个电子传输通道的设想，并用格林函数理论计算了各个通道的位垒高度，成功回答了烷烃的实际位垒与量子化学计算的分子轨道的能量不一致的问题（Int. J. Quant. Chem. 2005, 102, 711）。
4. 基于对生命体系中信息传输过程时化学物质之间的相互耦合和分离、分子构型的变化等事实的借鉴，严六明等提出了利用分子振动时构型的变化来传输信息的概念。他们利用计算机模拟的方法成功实现了概念的证明，并且显示，利用调制和解调技术可以将数字信号在分子上传输20nm以上。该概念及其相关的模拟结果最早发表在2005年10月份的Proceedings of IEEE的Blue Sky专辑上。美国IEEE学会的重要刊物IEEE-USA Today’s Engineering将该研究方向评选为未来科技研究的重要方向。
论文专著：
出版专著1部，已经在J. Phys. Chem., P. IEEE等国内外重要刊物发表论文50余篇，被引用400余数。
代表性英文论文：
1 Yan, L.; Xie, L., "Molecular dynamics simulations of proton transport in proton exchange membranes based on acid-base complexes", in Molecular Interaction, A. Meghea, Ed. Rijeka, Croatia: InTech, 2012, pp. 335-360.
2 Di, S.; Yan, L.; Han, S.; Yue, B.; Feng, Q.; Xie, L.; Chen, J.; Zhang, D.; Sun, C., Enhancing the high-temperature proton conductivity of phosphoric acid doped poly(2,5-benzimidazole) by preblending boron phosphate nanoparticles to the raw materials. J. Power Sources 2012, 211, 161-168.
3 Chen, J.; Yan, L.; Yue, B., Nano-layered LiFePO4 particles converted from nano-layered ferrous phenylphosphonate templates. J. Power Sources 2012, 209, 7-14.
4 Zhu, S.; Yan, L.; Zhang, D.; Feng, Q., Molecular dynamics simulation of microscopic structure and hydrogen bond network of the pristine and phosphoric acid doped polybenzimidazole. Polymer 2011, 52(3), 881-892.
5 Yan, L.; Feng, Q.; Xie, L.; Zhang, D., About the choice of protogenic group for polymer electrolyte membrane: Alkyl or aryl phosphonic acid? Solid State Ionics 2011, 190(1), 8-17.
6 Zhu, S.; Yan, L.; Ji, X.; Lu, W., Conformational Diversity of Anthracycline Anticancer Antibiotics: A Density Functional Theory Calculation. J. Mol. Str. (Theochem) 2010, 951(1-3), 60-68.
7 Zhang, D.; Yan, L., Probing the acid-base equilibrium in acid-benzimidazole complexes by 1H NMR spectra and density functional theory calculations. J. Phys. Chem. B 2010, 114(38), 12234-12241.
8 Yan, L.; Shao, C.; Ji, X., Evaluation of electroosmotic drag coefficient of water in hydrated sodium perfluorosulfonate electrolyte polymer. J. Comp. Chem. 2009, 30(9), 1361-1370.
9 Shao, C.; Yan, L.; Ji, X.; Zhu, S., Intermolecular momentum transfer in poly(perfluorosulfonic acid) membrane hydrated by aqueous solution of methanol: A molecular dynamics simulation study. J. Chem. Phys. 2009, 131(22), 4901-4908.
10 Yan, L.; Ji, X.; Lu, W., Molecular dynamics simulations of electroosmosis in perfluorosulfonic acid polymer. J. Phys. Chem. B 2008, 112(18), 5602-5610.
11 Ji, X.; Yan, L.; Zhu, S.; Zhang, L.; Lu, W., Methanol distribution and electroosmotic drag in hydrated poly(perfluorosulfonic) acid membrane. J. Phys. Chem. B 2008, 112(49), 15616-15627.
12 Ji, X.; Yan, L.; Lu, W., New torsion potential expression for molecules without rotational symmetry. J. Chem. Phys. 2008, 128(22), 4101-4109.
13 Yan, L., C. Shao, and X. Ji, Evaluation of the electroosmotic drag coefficient from molecular velocity distribution functions. J. Comp. Chem., 2008.
14 Ji, X., L. Yan, S. Zhu, L. Zhang, and W. Lu, Methanol distribution and electroosmotic drag in hydrated ploy(perfluorosulfonic) acid membrane. J. Phys. Chem. B, 2008.
15 Ji, X., L. Yan, and W. Lu, New torsion potential expression for molecules without rotational symmetry. J. Chem. Phys., 2008. 128(22): p. 224101-224109.
16 Yan, L., S. Zhu, X. Ji, and W. Lu, Proton hopping in phosphoric acid solvated NAFION membrane: a molecular simulation study. J. Phys. Chem. B, 2007. 111(23): p. 6357-6363.
17 Yan, L. and J.M. Seminario, Electron transport in Nano-Gold-Silicon interfaces. Int. J. Quant. Chem., 2007. 107(2): p. 440-450.
18 Yan, L., E.J. Bautista, and J.M. Seminario, Ab initio analysis of electron currents through benzene, naphthalene, and anthracene nanojunctions. Nanotechnology, 2007. 18(485701): p. 485701.
19 Yan, L., Y. Ma, and J.M. Seminario, Encoding Information Using Molecular Vibronics. J. Nanosci. Nanotech., 2006. 6(3): p. 675-684.
20 Yan, L., P.B. Balbuena, and J.M. Seminario, Perfluorobutane sulfonic acid hydration and Interactions with O2 Adsorbed on Pt3. J. Phys. Chem. A, 2006. 110(13): p. 4574-4581.
21 Yan, L., Inelastic Electron Tunneling Spectroscopy and Vibrational Coupling. J. Phys. Chem. A, 2006. 110(49): p. 13249-13252.
代表性中文论文：
1 聚α,β,β-三氟苯乙烯膦酸-ABPBI纳米复合质子交换膜的制备 张冬芳; 冯庆霞; 严六明 中国化学会第27届学术年会第10分会场摘要集 2010/6/20 0:00
2 VO_2相变机制和掺杂改性的第一性原理研究进展 崔苑苑; 陈兰丽; 严六明; 任清华; 施思齐; 张文清; 罗宏杰; 高彦峰 自然杂志 2015/8/25
3 基于膦酸基的高温质子交换膜的研究进展 韩帅元; 岳宝华; 严六明 物理化学学报 2014/1/15
4 石墨烯和硼氮类石墨烯包覆对LiFePO_4表面结构的改进及其电导的促进作用 孙超; 严六明; 岳宝华 物理化学学报 2013/8/15
5 基于乙烯基膦酸和4-乙烯基-1H-1,2,3-三唑共聚物的高温质子交换膜的制备 韩帅元; 岳宝华; 邸素清; 严六明 中国化学会第28届学术年会第10分会场摘要集 2012/4/13
6 有机膦酸和1H-1,2,3-三唑酸-碱复合体系中的质子迁移 谢丽青; 孙超; 岳宝华; 严六明 中国化学会第28届学术年会第13分会场摘要集 2012/4/13
7 外电场作用下水化聚全氟磺酸钾膜中水分子的电渗迁移 朱素华; 严六明; 纪晓波; 邵长乐; 陆文聪 物理化学学报 2010/10/15
8 酸碱质子交换膜中质子动力学行为及协同效应 纪晓波; 严六明; 陆文聪; 马和平 中国化学会第27届学术年会第14分会场摘要集 2010/6/20
9 纳米复合H_3PO_4-BPO_4-ABPBI高温质子交换膜的制备与表征 冯庆霞; 张冬芳; 严六明 中国化学会第27届学术年会第10分会场摘要集 2010/6/20
10 阿霉素水溶液的结构特征和氢键相互作用 朱素华; 严六明; 纪晓波; 陆文聪 常熟理工学院学报 2010/4/15
11 分子结的非弹性隧道谱和电子-振动的耦合 严六明; 纪晓波; 朱素华; 陆文聪 高等学校化学学报 2007/12/10
12 量子化学理论和计算在分子电子器件模拟和数学建模中的应用 严六明 中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集（上册） 2006/7/1
13 MOCVD外延生长Ga1-xAlxAs1-ySby半导体薄膜气固平衡和人工神经网络预报 严六明; 胡英; 吴伟; 陈念贻; 彭瑞伍 功能材料 1997/8/25
14 MOCVD外延生长GaInAsSb合金半导体薄膜的模式识别和人工神经网络研究 严六明; 吴伟; 彭瑞伍 稀有金属 1997/7/4
15 模式识别和人工神经网络预报复合硫族元素化合物结构类型 严六明; 陈念贻 稀有金属 1996/3/4
16 Ga－In－As－Sb系合金固－液平衡和人工神经网络预报 严六明; 吴伟; 张靖巍; 陈念贻; 彭瑞伍 半导体学报 1995/8/8
17 人工神经网络法对含稀土金属间化合物苦干性质的研究 严六明; 詹千宝; 钦佩; 陈念贻 中国稀土学报 1994/12/30
18 用人工神经网络方法研究烷烃结构与辛烷值、沸点的关系 严六明; 陈念贻 计算机与应用化学 1994/12/30
19 氧化物系相图若干特征的计算机预报研究 严六明; 钦佩; 柳妙修; 陈念贻 硅酸盐学报 1994/12/26
20 四元硫族化合物A_2MnBX_4的结构类型和磁学性质的模式识别研究 严六明; 陈念贻 功能材料 1994/12/25
21 熔盐电导的多维键参数分析 严六明; 张未名; 钦佩; 陈念贻 高等学校化学学报 1994/5/15
22 人工神经网络法研究填隙AuCu_3相组成规律 严六明; 钦佩; 李重河; 张未名; 陈念贻 科学通报 1994/1/8
23 偏最小二乘法-人工神经网络用于复氧化物形成条件的判别 李明; 严六明; 陈念贻 硅酸盐学报 1993/12/27
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