原子层沉积（Atomic Layer Deposition，ALD）因在原子尺度精确控制纳米材料合成中的应用而成为纳米技术的热点。作为原子层沉积的重要研究方向之一，理论计算与模拟对于ALD前驱体的设计、揭示ALD生长机理等方面具有重要意义。近年来，方国勇课题组系统研究了二氧化硅（SiO₂）的ALD生长机理，取得了系列成果，在Chem. Mater.、Nanoscale、Chem. Commun.、J. Phys. Chem. C等期刊上发表了相关论文，受邀撰写了《Atomic Layer Deposition (ALD): Fundamentals, Characteristics and Industrial Applications》和《原子层沉积技术——原理及其应用》ALD专著的理论研究章节。

在Lewis碱催化的SiO₂室温原子层沉积（RT-ALD）中，发现了表面上存在一种赝旋转现象，命名为表面赝旋转（Surface Pseudorotation，SPR）（J. Phys. Chem. C, 2012, 116, 26436-26448）。在Lewis酸催化的SiO₂快速原子层沉积（RALD）中，发现了Lewis/Brønsted酸位点与界面相互作用的协同催化作用机理（Nanoscale, 2013, 5, 11856-11869）。在SiO₂等离子体增强原子层沉积（PEALD）中，提出了氨基硅烷的自催化（Self-catalysis）和氧等离子体的强表面氧化（Strong Surface Oxidation）机理（Chem. Commun., 2015, 51, 1341-1344）。最近，这些SiO₂ ALD的理论研究以综述的形式发表在Chem. Mater.（2016, 28, 1247-1255）上。