部  门： 物理与光电工程学院、湖南先进传感与信息技术创新研究院

职  称： 教授

邮  箱： jxcao@xtu.edu.cn

办公室：工训中心403

湖南先进传感与信息技术创新研究院个人主页：曹觉先(点击跳转)

曹觉先，博士生导师，中共党员，湖南省芙蓉学者特聘教授，湖南省科技创新领军人才。现担任湘潭大学湖南先进传感与信息技术创新研究院副院长，入选教育部“新世纪优秀人才计划”，湘潭大学“韶峰”学者特聘计划首批学术带头人。担任中国高等教育学会科技服务专家，中国材料研究学会计算材料分会第三届委员会委员，湖南省传感器产业促进会专家委员会常委委员，中国高等高等教育学会科技服务专家指导委员会委员。在Science、Phys. Rev. Lett.、ACS Nano、Phys. Rev. B、Appl. Phys. Lett.等国际知名杂志公开发表学术论文 170 余篇，其中 Science 1 篇，Phys. Rev. Lett. 1 篇，ACS Nano 3 篇，Phys. Rev. B 18 篇，Nanoscale 1 篇 Appl. Phys. Lett. 8 篇，学术成果被同行在 Science、Nature、Mod. Phys. Rev.等杂志引用3500余次，H 因子31。先后承担湖南省十大技术攻关项目、国家重点研发计划项目子课题、国自科面上项目、教育部新世纪人才项目、JWKJW项目、省JMRH项目等省部级以上科研项目30余项。研究成果曾获教育部高等学校自然科学优秀成果奖二等奖，湖南省科技进步奖二等奖、三等奖。

学习工作经历

2018年09月—至今  湘潭大学湖南先进传感与信息技术创新研究院 副院长

2016年01月—2018年09月 湘潭大学物理与光电工程学院 副院长

2009年12月—2018年09月  湘潭大学物理与光电工程学院 教授

2006年04月—2009年09月  加州大学欧文分校 访问学者

2005年12月—2009年09月  湘潭大学物理与光电工程学院 副教授

2004年04月—2006年03月  中国科学院交叉科学研究中心 博士后

2001年07月—2005年12月  湘潭大学物理与光电工程学院 讲师

1998年09月—2003年06月  湘潭大学 博士毕业 工学博士学位

1994年09月—1998年06月  湘潭大学 本科毕业 工学学士学位

研究方向

1、纳米结构材料的物性与器件性能分析

（1）纳米材料结构预测和设计

（2）纳米材料的电子结构

（3）纳米材料的输运性质

（4）低维纳米材料的界面效应

（5）器件结构与性能的关联

2、先进气敏传感材料与机理分析

（1）低维薄膜材料的气敏性能与机理

（2）界面特性分析与混合电位理论研究

（3）多功能传感器设计与机器学习

3、高强韧钛合金设计

（1）组分、浓度与钛合金强度的关联

（2）界面增强效应

科研项目

1. 大阵列硅堆叠天线模块工艺研究及测试，国家重点研发计划子课题，主持，200万元，2022-2027；

2. 碳基场效应***传感器阵列研究，湖南省JMRH项目，主持，300万元，2021-2025；

3. 碳纳米管三维光电集成，国家重点研发计划项目子课题，主持，100万元，2020-2025；

4. 用于痕量***传感器阵列研究，JWKJW项目，主持，110万元，2020-2023；

5. 先进传感与信息技术创新研究平台，湖南省科技厅，骨干成员，10000万元，2018-2023；

6. 超强β型钛合金的最优化设计及其性能模拟，国家自然科学基金面上项目，主持，62万元，2018-2021；

7. 低维磁性材料磁晶各向异性的表面和界面效应及其人工调控，国家自然科学基金面上项目，主持，92万元，2014-2018；

8. 教育部新世纪优秀人才计划项目，教育部项目，主持，50万元，2012-2015；

9. 铁电薄膜及其存储器中界面与应变效应的研究，国家自然科学基金重点项目，骨干成员，255万元，2010-2014；

10. 基于过渡金属超高密度磁性存储单元的理论设计与性能模拟，国家自然科学基金面上项目，主持，38万元，2011-2013。

代表性成果（专著、论文和专利等）

代表性论文

1. J. F. Han, K. Huang*, X. G. Su, X. F. Xiao, X. M. Gong, H. B. Wang, J. X. Cao*. Carbon Nanotube Transistor with Colloidal Quantum Dot Photosensitive Gate for Ultrahigh External Quantum Efficiency Photodetector. ACS Nano, 2023, 17(10), 9510-9520.

2. J. L. Qian, X. H. Cheng, J. S. Zhou, J. X. Cao*, L. Ding*. Aligned Carbon Nanotubes-Based Radiofrequency Transistors for Amplitude Amplification and Frequency Conversion at Millimeter Wave Band. ACS Nano, 2023, 17(15), 14742-14749.

3. X. L. Li, J. Y. Guo, W. P. Xu, J. X. Cao*. Optimization of the Mixed Gas Detection Method Based on Neural Network Algorithm. ACS Sensors, 2023, 8(2), 822-828.

4. X. L. Li, J. X. Cao*, Y. N. Zhang*. Residual Molecular Groups’ Adsorption in Tuning the Transport Properties of Carbon Nanotubes. ACS Appl. Electron. Mater., 2023, 5(3), 1853-1858.

5. H. M. Zuo, W. P*. Xu, G. Wu, X. L. Wei, Y. Zhou, J. X. Cao*. Design of sensitive materials for nitrogen oxides detection. J. Appl. Phys., 2023, 134(8), 083302 [封面论文].

6. T. T. Duan, Y. Q. Xie, W. P. Xu*, X. L. Wei, J. X. Cao*. Photovoltaic-Driven Flexible Single-Walled Carbon Nanotubes for Self-Powered and Polarization-Sensitive Infrared Photodetection. ACS Appl. Electron. Mater., 2022, 4(11), 5602-5607.

7. Y. Peng, Q. Q. Zhu, W. P. Xu*, J. X. Cao*. High Anisotropic Optoelectronics in Monolayer Binary M₈X₁₂ (M= Mo, W; X= S, Se, Te). ACS Appl. Mater. Interfaces, 2022, 14(23), 27056-27062.

8. B. M. Liu, W. P. Xu*, X. Long, Y. N. Zhang, J. X. Cao*. Role of Rotation Angle and Grain Boundary in Tuning the Li Intercalation Concentration to Induce Phase Transition in Bilayer MoS₂. J. Phys. Chem. C, 2022, 126(19), 8539-8544.

9. B. M. Liu, W. P. Xu*, X. Long, J. X. Cao*. Atomic mechanism of lithium intercalation induced phase transition in layered MoS₂. Phys. Chem. Chem. Phys., 2022, 24(31), 18777-18782.

10. X. J. Ji, D. G. Ding, X. X. Guan, C. Y. Wu, H. F. Qian, J. X. Cao*, J. X. Li, C. H. Jin*. Interlayer Coupling Dependent Discrete H→T′ Phase Transition in Lithium Intercalated Bilayer Molybdenum Disulfide. ACS Nano, 2021, 15(9), 15039-15046.

11. T. Luo, Y. Peng, Y. H. Guo, J. X. Cao*. Influence of interactions between hydrogen and (1012) twin boundary on hydrogen embrittlement in α-Ti. Mater. Today Commun., 2021, 26, 101802.

12. X. Liu, L. W. Yang*, G. B. Xu, J. X. Cao*. Pomegranate-like porous NiCo₂Se₄ spheres with N-doped carbon as advanced anode materials for Li/Na-ion batteries. Green Energy Environ., 2022, 7(3), 554-565.

13. X. Liu, G. B. Xu, T. T. Cheng, L. W. Yang*, J. X. Cao*. Effect of crystal structures on electrochemical performance of hierarchically porous CoSe₂ spheres as anodes for sodium‐ion batteries. ChemElectroChem, 2020, 7(3), 846-854.

14. X. Xin, Y. Zhang*, X. X. Guan, J. X. Cao*, W. L. Li, X. Long, X. Tan. Enhanced performances of PbS quantum-dots-modified MoS₂ composite for NO₂ detection at room temperature. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2019, 11(9), 9438-9447.

15. W. L. Li, Y. Zhang*, X. Long, J. X. Cao*, X. Xin, X. X. Guan, J. F. Peng, X. J. Zheng. Gas sensors based on mechanically exfoliated MoS₂ nanosheets for room-temperature NO₂ detection. Sensors, 2019, 19(9), 2123.

16. Y. R. Tang, Y. Zhang, J. X. Cao*. Modulating the band gap of a boron nitride bilayer with an external electric field for photocatalyst. J. Appl. Phys., 2016, 119(19), 195303.

17. J. L. Lu, Y. H. Guo, Y. Zhang, Y. R. Tang, J. X. Cao*. A comparative study for Hydrogen storage in metal decorated graphyne nanotubes and graphyne monolayers. J. Solid State Chem., 2015, 231, 53-57.

18. H. S. Zhang, T. Zhou, G. F.Xie, J. X. Cao*, Z. Q. Yang*, Thermal transport in folded zigzag and armchair graphene nanoribbons. Appl. Phys. Lett., 2014, 104(24), 241908.

19. J. L. Lu, Y. H. Guo, Y. Zhang, J. X. Cao*, Li decorated 6, 6, 12-graphyne: A new star for hydrogen storage material0 Inter. J. Hydrog. Energy., 2014, 39(30), 17112-17117.

20. Q. Yang, J. X. Cao*, Y. C. Zhou*, Y. Zhang, Y. Ma, X. J. Lou, Tunable oxygen vacancy configuration by strain engineering in perovskite ferroelectrics from first-principles study. Appl. Phys. Lett., 2013, 103(14), 142911.

21. H. S. Zhang, Z. X. Guo, X. G. Gong, J. X. Cao*. Thermal conductivity of sawtooth-like graphene nanoribbons: A molecular dynamics study. J. Appl. Phys., 2012, 112(12), 123508.

22. Y. Jiang, Y. N. Zhang, J. X. Cao, R. Q. Wu, W. Ho. Real-space imaging of Kondo screening in a two-dimensional O₂ lattice. Science, 2011, 333(6040), 324-328.

23. Y. N. Zhang, J. X. Cao, and Ruqian Wu*, Rigid band model for prediction of magnetostriction of iron-gallium alloys. Appl. Phys. Lett., 2010, 96(6), 062508.

24. J. X. Cao, Y. Zhu, Z. Q. Yang, R. Q. Wu*. Origin of the magnetism in CaB₆: A first-principles study. Phys. Rev. B, 2009, 79(13), 132404.

25. J. X. Cao, Y. N. Zhang, W. J. Ouyang, R. Q. Wu*. Large magnetostriction of Fe_1-xGe_x and its electronic origin: Density functional study. Phys. Rev. B, 2009, 80(10), 104414.

26. J. X. Cao, X. G. Gong, R. Q. Wu*. Giant piezoresistance and its origin in Si (111) nanowires: First-principles calculations, Phys. Rev. B, 2007, 75(23), 233302.

27. J. X. Cao, X. G. Gong, J. X. Zhong, R. Q. Wu*. Sharp corners in the cross section of ultrathin Si nanowires, Phys. Rev. Lett., 2006, 97(13), 136105.

28. J. X. Cao, X. G. Gong, R. Q. Wu*. Adsorption, segregation, and magnetization of a single Mn adatom on the GaAs (110) surface. Phys. Rev. B, 2005, 72(15), 153410.

29. J. X. Cao, X. H. Yan*, Y. Xiao, J. W. Ding. Thermal conductivity of zigzag single-walled carbon nanotubes: Role of the umklapp process. Phys. Rev. B, 2004, 69(7), 073407.

30. J. X. Cao*, X. H. Yan, Y. Xiao, Y. Tang, J. W. Ding. Exact study of lattice dynamics of single-walled carbon nanotubes, Phys. Rev. B, 2003, 67(4), 045413.

发明专利

1. 用于中医脉象复现的碳基场效应晶体管压力传感器, 实用新型, 2022, ZL 20222142720W9.2.

2. 基于Au@MoS2的局域表面等离子体增强NO2气体传感器及制备方法, 发明专利, 2021, ZL 202110395520.7.

3. 用于痕量甲醛气体检测的栅极敏感型FET气体传感器阵列, 实用新型, 2021, ZL 202121640127.1.

4. 碳基场效应晶体管传感器, 实用新型, 2020, ZL 202022953776.9.

5. 碳基场效应晶体管传感器, 发明专利, 2020, ZL 202011444776.4.

6. 基于负电容效应的碳基场效应晶体管传感器, 实用新型, ZL 202022953644.6.

7. 甲醛气体传感器, 实用新型, 2020, ZL 202022248769.9.

8. 一种基于红光辅助模式下的铁酸钬甲醛气体传感器, 发明专利, 2019, ZL 201911322206.5.

9. 钛合金棒材切断加工装置, 发明专利, 2019, ZL 201910916028.2.

荣誉奖励

1. 2022年，湖南省科技创新领军人才；

2. 2022年，湖南省“芙蓉学者奖励计划”特聘教授；

3. 2019年，中国物理学会“最具影响论文”一等奖；

4. 2018年，湘潭大学“优秀班主任”；

5. 2017年，一维纳米结构的固体理论研究，省部级自然科学二等奖；

6. 2016年．湘潭大学“优秀教师”；

7. 2015年，湘潭大学“优秀党员”；

8. 2012年，教育部“新世纪优秀人才支持计划”；

9. 2007年，获湖南省科技进步三等奖，排名第二；

10. 2004年获湖南省自然科学优秀学术论文一等奖，排名第三；

11. 2004年获湖南省自然科学优秀学术论文二等奖，排名第一；

12. 2003年获湖南省科技进步奖二等奖，排名第三；

13. 2002年获湖南省自然科学优秀学术论文二等奖，排名第一；