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科学杂志发表论文院士

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科学杂志发表论文院士

华罗庚于1910年生于江苏省金坛县一个小商人家庭。 1925年,初中毕业后就因家境贫困无法继续升学。1928年,18岁的华罗庚在他的数学老师王维克的推荐下,到金坛中学担任庶务员。然而不幸,他在这年患了伤寒症,卧床达五个月之久,从此左腿瘫痪。但他并不悲观、气馁,而是顽强地发奋自学。有一次,他发现苏家驹教授关于五次代数方程求解的一篇论文中有误:一个十二阶行列式的值算得不对,于是他把自己的计算结果和看法写成题为《苏家驹之代数的五次方程式解法不能成立的理由》的文章,投寄给上海《科学》杂志社。1930年,此文在《科学》杂志上发表,这时华罗庚年仅20岁。就是这篇论文,完全改变了华罗庚以后的生活道路。当时正在清华大学担任数学系主任的熊庆来看到了这篇论文后,大为赞赏。到处打听华罗庚是哪个大学的教授,大家都说不知道。碰巧数学系有位教员名叫唐培经,知道华罗庚这个人。他告诉熊庆来,说华罗庚并不是什么大学教授,而只是一个自学青年。熊庆来爱才心切,并不在乎学历,当即托唐培经邀请华罗庚来清华大学工作。1931年,唐培经拿着华罗庚寄来的照片到北京前门火车站去接由金坛北上的华罗庚。华罗庚,这位未来的大数学家,当时就是这样拖着残腿、柱着拐仗走进了清华园。起初,他在数学系当助理员,经管收发信函兼打字,并保管图书资料。他一边工作,一边自学。熊庆来还让他经常跟学生一道去教室听课。勤奋好学的华罗庚只用了一年时间,就把大学数学系的全部课程学完了,学问大有长进。熊庆来对这位年轻人十分器重,有时碰到了复杂的计算也会大声喊道:“华罗庚,过来一下,帮我算算这道题!”两年后,华罗庚被破格提升为助教,继而升为讲师。后来,熊庆来又选送他去英国剑桥大学深造。1938年,华罗庚回国,任西南联大教授,年仅28岁。华罗庚后来成为世界著名的数学家,在数论、矩阵几何学、典型群、自守函数论、多个复变数函数论、偏微分方程等很多领域都作出了卓越的贡献。他著有论文二百余篇、专著十本,成为美国科学院国外院士,法国南锡大学与香港中文大学荣誉博士。他的名字已进入美国华盛顿斯密司一宋尼博物馆,并被列为芝加哥科学技术博物馆中当今八十八个数学伟人之一。 1936年,经熊庆来教授推荐,华罗庚前往英国,留学剑桥。20世纪声名显赫的数学家哈代,早就听说华罗庚很有才气,他说:“你可以在两年之内获得博士学位。”可是华罗庚却说:“我不想获得博士学位,我只要求做一个访问者。”“我来剑桥是求学问的,不是为了学位。”两年中,他集中精力研究堆垒素数论,并就华林问题、他利问题、奇数哥德巴赫问题发表18篇论文,得出了著名的“华氏定理”,向全世界显示了中国数学家出众的智慧与能力。 1946年,华罗庚应邀去美国讲学,并被伊利诺大学高薪聘为终身教授,他的家属也随同到美国定居,有洋房和汽车,生活十分优裕。当时,不少人认为华罗庚是不会回来了。 新中国的诞生,牵动着热爱祖国的华罗庚的心。1950年,他毅然放弃在美国的优裕生活,回到了祖国,而且还给留美的中国学生写了一封公开信,动员大家回国参加社会主义建设。他在信中坦露出了一颗爱中华的赤子之心:“朋友们!梁园虽好,非久居之乡。归去来兮……为了国家民族,我们应当回去……”虽然数学没有国界,但数学家却有自己的祖国。 华罗庚从海外归来,受到党和人民的热烈欢迎,他回到清华园,被委任为数学系主任,不久又被任命为中国科学院数学研究所所长。从此,开始了他数学研究真正的黄金时期。他不但连续做出了令世界瞩目的突出成绩,同时满腔热情地关心、培养了一大批数学人才。为摘取数学王冠上的明珠,为应用数学研究、试验和推广,他倾注了大量心血。 据不完全统计,数十年间,华罗庚共发表了152篇重要的数学论文,出版了9部数学著作、11本数学科普著作。他还被选为科学院的国外院士和第三世界科学家的院士。 从初中毕业到人民数学家,华罗庚走过了一条曲折而辉煌的人生道路,为祖国争得了极大的荣誉。

华罗庚(1910年11月12日—1985年6月12日),出生于金坛金城镇,是世界著名数学家,是中国解析数论、矩阵几何学、典型群、自安函数论等多方面研究的创始人和开拓者。在国际上以华氏命名的数学科研成果就有“华氏定理”、“怀依—华不等式”、“华氏不等式”、“普劳威尔—加当华定理”、“华氏算子”、“华—王方法”等。他为中国数学的发展作出了举世瞩目的贡献。美国著名数学家贝特曼著文称:“华罗庚是中国的爱因斯坦,足够成为全世界所有著名科学院院士”。被列为芝加哥科学技术博物馆中当今世界88位数学伟人之一。 2、华罗庚少年 华罗庚少年时候由于得到数学教师李月波及于维克的教导下,就对数学产生浓厚兴趣。他为了研究数学,写了不少数学论文,18岁那年撰写第一篇数学论文《六次方程简式之研究》在上海《科学》杂志发表。民国19春,他又发表另一篇数学论文《苏家驹之代数五次方程式解法不能成立的理由》,而引起清华大学数学系主任熊庆来教授的高度重视。1920年8月,罗庚成任清华大学图书馆助理员。此后他工学兼顾,用6年半时间读完高中至大学的全部课程,同时学习英、法、德语言,而用这三种国语发表十几篇论文,其中5篇发表在美、德、日、印度等国权威性的杂志上。23年担任中华文化教育基金董事会乙种研究员。民国25年他在英国剑桥大学留学,在两年间,写了18篇论文,先后发表在苏、法、德、印度等国。他彻底解决欧洲数学之王高斯提出的完整三角合估计问题,轰动了剑桥,被誉为“剑桥的光荣”。 3、华罗庚中年 民国27年,罗庚学成回国,就任西南联大数学系教授,兼任中央研究院院士、资源委员会委员。31年完成巨著《堆垒素数论》,荣获一等第一名特奖,35年10月,他应爱因斯坦的邀请,赴美参加由各国数学家参加的研讨若干未决的数学问题讲学会。在美讲学期间,又开展对“矩阵几何“自型函数”、“多复变函数论”、“空间扩张”等方面的研究,均取得了重要成果。后担任普林斯顿数学研究所研究员、客籍教授。37年春,他受聘为美国伊利诺大学终身教授。 4、华罗庚逝世 1950年1月,华罗庚回祖国,出任清华大学数学系教授。1952年7月起他负责筹建数学、基本理论数学、数学逻辑、力学、数学物理、应用数学、计算及计算机8个研究所(室),担任数学、应用数学研究所所长,数理化学部副主任。他写的《多个复变数典型域上的调和和分析》荣获1957年国家科学发明一等奖。1958年,他兼任中国科技大学副校长、数学系主任。从1960年起,他的工作重心转移到应用数学的研究方面。他撰著《运筹学,编著《统筹法平话》、《优选法平话》(以下简称“双法”)等通俗读物。他率领推广“双法”小分队到全国20多个省、市讲学,指导运用。1978年3月,他任中国科学院副院长、中国科技大学副校长、中国科技协会副主席。1983年10月,被选为第三世界科学院院士。1984年又被选为美国科学院120年来第一位中国籍院士、伊利诺大学荣誉理学博士。1985年4月当选取为全国政协副嘛席。6月3日,他应亚洲文化交流协会邀请,东渡日本,进行友好访问和学术交流,12日在东京大学作学术报告即将结束时,心脏病复发,终因抢救无效而逝世,享年75岁。华罗庚是中国解析数论、矩阵几何学、典型群、自安函数论等多方面研究的创始人和开拓者。国际上以华氏名的数学科研成果就不“华氏定理”、“怀依—华不等式”、“华氏不等式”、“普劳威尔—加当华定理”、“华氏算子”、“华—王方法”等。他为中国数学的发展作出了举世瞩目的贡献。美国著名数学家贝特曼著文称:“华罗庚是中国的爱因斯坦,足够成为全世界所有著名科学院院士”。被列为芝加哥科学技术博物馆中当今世界88位数学伟人之一。

华罗庚(1910.11.12—1985.6.12), 出生于江苏常州金坛区,祖籍江苏丹阳。数学家,中国科学院院士,美国国家科学院外籍院士,第三世界科学院院士,联邦德国巴伐利亚科学院院士。中国第一至第六届全国人大常委会委员。

他是中国解析数论、矩阵几何学、典型群、自守函数论与多元复变函数论等多方面研究的创始人和开拓者,并被列为芝加哥科学技术博物馆中当今世界88位数学伟人之一。国际上以华氏命名的数学科研成果有“华氏定理”、“华氏不等式”、“华—王方法”等。

扩展资料:

华罗庚为中国数学发展作出的贡献,被誉为“中国现代数学之父”,“中国数学之神”,“人民数学家”。

在国际上享有盛誉的数学大师,他的名字在美国施密斯松尼博物馆与芝加哥科技博物馆等著名博物馆中,与少数经典数学家列在一起,被列为“芝加哥科学技术博物馆中当今世界88位数学伟人之一”。

1948年当选为中央研究院院士。1955年被选聘为中国科学院学部委员(院士)。1982年当选为美国科学院外籍院士。1983年被选聘为第三世界科学院院士。1985年当选为德国巴伐利亚科学院院士。被授予法国南锡大学、香港中文大学与美国伊利诺伊大学荣誉博士。

建国六十年来,“感动中国一百人物之一”。

参考资料来源:百度百科-华罗庚

参考资料来源:中国网-新中国成立以来感动中国人物:华罗庚

他是一位科学计量学专家,也是一位科学史专家。

当今的学者们对科学引文索引SCI (Science Citation Index) 爱恨交加。它是由美国情报学家和科学计量学家尤金·加菲尔德 (Eugene E. Garfield,1925-2017) 于1955年引进的。当年他在《科学》杂志上发表了题为“为科学设立引文索引指标” ( Citation indexes for science ) 的文章,第一次提出了引文索引 (SCI) 的构想,旨在提供一种文献计量工具来帮助科学家寻找和识别感兴趣的专业文献。加菲尔德于1960年创办了美国科学信息研究所ISI (Institute for Scientific Information) ,1963年建立了全球SCI数据库,1964年起开始公布SCI年度数据,随后在1973年开始公布 社会 科学引文索引SSCI年度数据和在1978年开始公布艺术与人文引文索引A&HCI年度数据。他生前担任汤森路透 科技 集团 (Thomson Reuters Corporation) 的终身名誉董事长。

国际科学计量学和信息计量学学会 (International Society for Scientometrics and Infometrics) 于1984年设立了“德里克·德·索拉·普莱斯纪念奖” (Derek de Solla Price Memorial Medal) 并把第一个奖章授予加菲尔德,表彰他对情报学和计量学做出的卓越贡献。

次年,加菲尔德在《科学计量学》 ( Scientometrics ) 杂志为纪念这位普莱斯 (1922 年 1 月 22 日- 1983 年 9 月 3 日) 而写的题为“向德里克·约翰·德·索拉·普莱斯致敬”的文章中说:“只要我们生活和工作在这正在成长的领域中,我们不仅会怀念德里克,还会每天都想到他的影响。从这个意义上说,他已经成为永恒。”

在这篇致敬文章中,加菲尔德评论道:“‘科学论文网络’可能是普莱斯最具影响力的信息科学领域的论文。它试图描绘世界科学文献网络,并证明了世界论文引文的模式,为科学前沿研究提供了参数。最初让普莱斯成为世界上最引人注目的科学家之一的工作是他的著作‘巴比伦以来的科学’。1960 年,他被任命为耶鲁大学新创立的科学史系主任。他关于科学史的转折点作了五次讲座,定义了现代科学的基本特征。这个就职系列演说的内容后来以‘巴比伦以来的科学’一书出版。”

这段话刻画了普莱斯的两个学术背景:他是一位科学计量学专家,也是一位科学史专家。

普莱斯出生于英国伦敦东郊的Leyton镇,父亲菲利普·普莱斯 (Philip Price) 是个裁缝,母亲范妮·德·索拉 (Fanny de Solla) 是名歌手。

1938年,普莱斯中学毕业后到西南Essex技术学院物理实验室从事了一段时间的助理工作,之后进入伦敦大学修读物理和数学。在伦敦大学,他于1942年获学士学位、1946年获实验物理博士学位。在研究生阶段,他发表了几篇论文和一项光学高温计专利。随后,他获得美国联邦基金会的助研金前往美国,在匹兹堡和普林斯顿工作了一年,于 1947 年返回英国。同年,他在哥本哈根与 Ellen Hjorth (1925-1995) 结了婚,两人后来育有两子一女。

1948年,普莱斯到了新加坡University of Malaya的Raffles College工作,担任应用数学教师。在那里,有两件事对他后来的学术发展产生了深远影响。一是他遇到了英国剑桥大学的海军 历史 学家诺斯科特·帕金森 (C. Northcote Parkinson,1909-1993) 。帕金森激发了普莱斯对 历史 的兴趣和热情。二是普莱斯在大学图书馆里负责《英国皇家学会哲学汇刊》的整理工作。当他按1665至1850年的时间顺序排列会刊时,注意到了它们按年份堆砌起来的高度随着时间呈指数式增长。普莱斯后来回忆道:“我把它们按时间顺序整齐地堆放在卧室内的墙边,……我注意到它们的高度形成一条漂亮的指数曲线……”他于是产生了科学发展可能也是指数式增长的想法并在多年以后设计了一个数学模型来刻画这种增长规律。

普莱斯在新加坡工作三年后便返回英国。他决定改变自己的研究方向,来到剑桥大学修读科学史博士学位。在剑桥大学Peterhouse图书馆,他意外地发现了一篇用中古英语写成的手稿“行星赤道” (The Equatorie of the Planetis) ,描述了一种天文用的行星定位仪 (Equatorium) 。于是他以之为题材,在 1954 年完成了博士学位论文,并在翌年出版了一本关于这个行星定位仪的科学史专著。普莱斯以为该行星赤道手稿是属于“英国文学之父”杰弗里·乔叟 (Geoffrey Chaucer,约前1400-1340) 的,因为乔叟还写过另一篇天文星盘论的文章。但经后人考证,该手稿其实是英国古天文学家约翰·韦斯特维克 (John Westwyk,约前1400-1350) 留下的。

在剑桥攻读博士学位期间,普莱斯遇见了中国科学史学家李约瑟 (Noel Joseph T. M. Needham,1900-1995) 。由于普莱斯在行星赤道方面的研究工作,李约瑟邀请他参加了一个关于中世纪中国天文钟的调研项目。这次合作让李约瑟,王铃和普莱斯三人联名在1960年出版了《天钟》 ( Heavenly Clockwork ) 一书,其主要内容后来收录在李约瑟的巨著《中国科学技术史》中。王铃 (1917-1994) 是江苏南通人,当年在剑桥留学 历史 专业,是李约瑟早期中国 科技 史研究和著述的主要助手。1968年,普莱斯还发表了一篇关于希腊雅典水力钟的文章。

普莱斯获得第二个博士学位后,于1957年移居到美国。他开始时在华盛顿史密森学会 (Smithsonian Institution) 当科学史顾问,参与协助建立美国国家 历史 和技术博物馆。他后来到普林斯顿高等研究院 (IAS) 工作至1959年,然后到耶鲁大学 历史 系任职教授,1960年担任系主任及大学Peabody自然 历史 博物馆馆长。1962年,普莱斯晋升为Avalon讲座教授。他在耶鲁大学工作直到1983年在伦敦朋友家因突发心脏病去世,享年仅61岁。

普莱斯在 1950 年代开始研究神秘的“安提基特拉机械装置” (Antikythera mechanism) 。这台机器是1900年由潜水员从希腊克里特 (Crete) 岛西北部的安提基特拉海域一膄沉船的残骸中打捞出来的,后来一直收藏在雅典的国家考古博物馆里。它结构复杂,功能未知,许多研究人员通过各种技术手段分析过它,结论众说纷纭。普莱斯在 1959 年和 1974 年先后发表过两篇关于该机械装置的论文,指出它是一台关于行星轨道的计算机械,制造时间可追溯到公元前 65-80 年之间。1959 年,普莱斯在《科学美国人》发表了一篇封面文章“一台古希腊计算机” (An Ancient Greek Computer) ,详尽地描述了并尝试初步还原出这台复杂的机器。他写道:这台机器“在海底下两千年被腐蚀得摇摇欲坠了,但它的表盘、齿轮和铭牌依然向 历史 学家展示着神秘的疑团。……它或许会改变我们对古希腊科学的诸多猜测”。他指出:“据我们所知关于希腊化时代 (Hellenistic age) 的科学技术,便应该认为这样的设备是不可能存在的”。他认为,那是 历史 上第一个“High-Tech”例子。1974年,普莱斯出版了论文及专著“来自希腊人的齿轮:安提基特拉机械装置——公元前80年的日历计算机”,把它和牛津大学博物馆里1221-1222年出土的伊斯兰齿轮日历装置作了比较。普莱斯始终借用“计算机”这一称谓,意指该机器就像一台计算机,使用旋转部件的连续运动来模拟特定的天文和历法中时间周期关系。在这之前, 1961年普莱斯还出版了一本极具影响的科学史书《巴比伦以来的科学》。他的科学史研究指出,巴比伦人是第一代“程序员”,他们的天文数学读起来就像今天计算机程序的打印输出一样,折射出巴比伦古代技术的复杂性和先进性。

1963年,普莱斯出版了一本有口皆碑的计量科学科普著作《小科学,大科学》 ( Little Science,Big Science ) 。这本书一直是他所有论著中被引次数最高的。

1965年,普莱斯在伦敦皇家学会作了一个题为“科学政策的科学基础”的讲座,阐述了他关于“科学学” (Science of Science) 的理念。同年,该报告在《自然》杂志以同样标题正式发表。

普莱斯的科学学和计量科学的基本思想来自于后来以他命名的平方根定律, 即“普莱斯定律”。该定律说:每份工作的一半是由参与工作的总人数的平方根数目的人去完成的。比如有25位作者发表了100篇论文,则其中50篇论文是由5位作者参与撰写的,这个5就是25 的平方根。这种比例也可以用来反映其它一些 社会 现象。

当然,普莱斯并非研究这种作者人数与其出版文献数量之间关系的第一人。统计学家阿尔弗雷德·洛特卡 (Alfred J. Lotka,1880-1949) 很早就研究过这类问题并提出了一个“洛特卡定律”:发表n篇论文的作者数约等于n的倒平方数。也就是说,发表n篇论文的作者总数,是发表1篇论文作者总数的n平方分之一。例如写2篇论文的作者数量约为写1篇论文作者数量的1/4,写3篇论文作者数量约为写一篇论文作者数量的1/9,如此类推。还可以估算出,只发表一篇论文的作者总数约占全部作者总数的60.79%。

常言道,没有最早,只有更早。哲学家让-雅克·卢梭 (Jean-Jacques Roussean,1712-1778) 在一个世纪之前就已经指出了:任何产品集合n中,品质优良的产品数量约等于n的平方根。

现代许多学术工作和文献的计算都基于洛特卡定律和普莱斯定律。这两个定律与意大利工程师和经济学家维尔弗雷多·帕累托 (Vilfredo F. D. Pareto,1848-1923) 提出的“80-20法则”类似。该法则说:通常80%的贡献是由20%的人做出的。洛特卡定律和普莱斯定律也被比喻为马太 (也称马修) 效应 (Matthew Effect) ,其典出自《马太福音》:“凡有的,还要加给他,让他有余;凡没有的,连他拥有的也要夺去”。这很生动地描述了今天我们常说的“富者越富,穷者越穷”的经济规律和 社会 现象。

1934 年,英国数学家塞缪尔·布拉德福德 (Samuel C. Bradford,1878-1948) 描述了一种模式,称为“布拉德福德定律”,用来估计在科学期刊中搜索参考文献的回报呈指数式递减。比如一个领域的期刊按文章数量分为三组,每组大约占所有文章总数的三分之一,那么每组的期刊数量将以 1:n:n² 成比例,即少量的杂志发表大量的文章而大量的杂志只发表很少的文章。

1949年,哈佛大学语言学家乔治·齐夫 (George K. Zipf,1902-1950) 也发表了一个基于大量数据的统计实验定律,称为“齐夫定律” (Zipf Law) :在自然语言的语料库里,一个单词出现的频率与它在频率表里的排名成反比。具体地说,频率最高的单词出现的频率大约是出现频率第二位的单词的2倍,而出现频率第二位的单词则是出现频率第四位的单词的2倍,如此类推,于是全部结果服从一个幂律分布。

普莱斯对科学论文之间的引文网络进行过许多定量研究。他1965年发表在《科学》杂志的文章“科学论文网络”第一次指出引文网络的入度和出度均符合幂律分布。这篇论文为今天周知的“无标度网络” (Scale-free Network) 提供了一个早期发现的具体例子。

说到无标度网络,就不能不提及“普莱斯模型” (Price Model) 。1976年,普莱斯在《美国信息学会杂志》上发表论文“文献计量学和其它累积优势过程的一般理论”,获得了该杂志该年度最佳论文奖。受“通才人物”司马贺 (赫伯特·西蒙,Herbert A. Simon,1916-2001) 幂律分布随机模型的启发,普莱斯在这篇论文中引进了一个具体的网络数学模型,用来描述引文网络增长的过程和度分布生成的规律。该网络模型基于一个文献数目的“增长” (Growth) 过程以及一个具有累计优势即今天称为“偏好性连接” (Preferential Attachment) 的文献引用机制。普莱斯从数学上证明了他新模型的节点度累积分布在某种统一形式下反映了上面提到的布拉德福德定律、洛特卡定律、帕累托法则和齐夫幂律分布。

也许是由于在普莱斯那个时代人们尚未有高速计算机和大规模数据库,特别是还没有互联网可以使用,计量科学领域的专家们对普莱斯模型不太重视,其它领域绝大多数科学家甚至不知道它的存在,因而该模型并不为大众知晓。直到1999年,阿伯特-拉斯洛·巴拉巴西 (Albert-László Barabási,1967-) 和他的博士生雷卡·阿伯特 (Réka Albert,1972-) 在《科学》杂志上发表了影响极为广泛的论文“随机网络中标度的涌现”,才激发了研究者们对这个后来被称为“BA无标度网络模型”的兴趣和热情。现在知道,BA网络本质上是“重新发现”了普莱斯模型。不过,普莱斯模型描述有向网络而BA模型刻画无向网络,两者并非全同。回顾二十多年来的 历史 ,BA模型最重要的贡献是在新千禧之年带起了一波研究网络科学的热潮,在科学发展进程中功不可没。

1956年,普莱斯在国际科学联盟理事会 (International Council of Science Unions) 旗下创建了国际科学史与科学哲学联盟 (International Union of History and Philosophy of Science and Technology) 以及国际科学政策研究理事会 (International Council for Science Policy Studies) 并任第一届主席。

1960年代,普莱斯被美国国家科学基金会 (NSF) 任命为科学信息委员会成员。这项工作让他有机会深入研究了大量的科学文献,启动了他后来的科学计量学奠基工作,并让他有条件分析各种科学政策和进行“科学学” 研究。普莱斯后来还担任过联合国教科文组织的科学政策顾问,应邀到过阿根廷、澳大利亚、巴西、丹麦、埃及、德国、印度、以色列、巴基斯坦、瑞士、苏联等国家进行调查咨询和政策研究。

1976 年,普莱斯获得国际技术 历史 学会 (Society for the History of Technology) 的最高奖达芬奇奖章 (Leonardo da Vinci Medal) 。1981年,他又获得国际 社会 科学研究学会 (Society for Social Studies of Science) 的伯纳尔奖 (Bernal Award) 。1983年初,他被选为瑞典皇家学院的外籍院士,同年受美国科学促进会 (AIAA) 邀请作萨顿讲座 (Sarton Lecture) 的演讲。

1978年,普莱斯创办了《科学计量学》 ( Scientometrics ) 杂志并担任主编。

普莱斯1983年去世后,国际科学计量学和信息计量学学会 (International Society for Scientometrics and Infometrics) 自1984年起设立了德里克·德·索拉·普莱斯纪念奖章 (Derek de Solla Price Memorial Medal) ,每年颁发一次,授予在科学计量研究领域做出杰出贡献的科学家。

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科学院院士发表论文

赵国屏,1948年出生于上海,研究员,博士生导师,分子微生物学家,中科院上海生命科学研究院植物生理生态研究所研究员,香港中文大学教务会成员、讲座教授。

现任国家人类基因组南方研究中心执行主任、上海市疾病与健康基因组重点实验室(省部共建国家重点实验室培育基地)主任;生物晶片上海国家工程研究中心主任;复旦大学生命学院微生物与微生物工程系教授、主任;香港中文大学医学院微生物系讲座教授。

2015年11月,获第八届“谈家桢生命科学奖”。

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第一作者:钮峰

通讯作者:涂文广教授,周勇教授,邹志刚教授

通讯单位:香港中文大学(深圳)理工学院

论文DOI:10.1021/acscatal.2c00433

全文速览

通过醇和胺的C-N偶联是工业中合成不同有机胺的重要反应路径,而这一过程往往需要在高温高压等较苛刻的条件下进行。因此,本工作中,我们设计了一种基于CdS-Pd单原子体系催化剂用于实现高效可光催化苯甲醇和苯胺的C-N偶联反应获得二级胺。通过实验研究发现,Pd与CdS表面的悬挂S原子原位配位形成单一Pd-Sx物种。该催化剂的可见光催化C-N偶联的二级胺产率接近100%,同时释放出可观的绿色能源氢气(11.8 mmol gcat-1h-1)。机理研究与分析表明,苯甲醇上脱去的H+较容易吸附到长寿命的•Pd-Sx中间态物种而形成H-Pd-Sx中间体。最后,吸附的H又容易脱附,加成到苄烯苯胺的N上,实现氢转移,完成亚胺的加氢过程,得到最后所需要的二级胺产物苄基苯胺。整个过程中,H的吸脱附可以循环进行,因此Pd-Sx配位物种可以作为有效的氢转移的桥梁实现加氢过程。此外,该光催化剂体系具有较好的底物适应性和循环能力。这一工作将为温和条件下实现高效C-N偶联反应提供一种新的思路。

背景介绍

随着工业的发展与进步,有机胺广泛应用于农业、医药、家居、军工等领域,其合成在工业生产中有着越来越明显的重要性。基于“借氢机制(氢转移)”,通过胺与醇的C-N偶联被认为是一种较为绿色的合成有机胺的理想路径。这一过程主要包含醇的脱氢、亚胺的生成以及亚胺的加氢这三个主要步骤。其中醇的脱氢是整个反应的决速步骤。然而,基于这一机制,在热催化合成有机胺的过程中存在一些缺点:(1)醇的脱氢决速步骤需要较苛刻的条件(高温高压);(2)易发生过度偶联,使得产物分布广,不利于分离;(3)反应中使用的催化剂多为高负载量的负载型贵金属催化剂(如Ru/Al2O3、Pd/Al2O3、Rh/Al2O3等),成本较高。因此,开发出高效低成本的催化剂具有一定的挑战性。近年来,利用光氧化还原技术实现常温常压条件下有机胺的合成引起了广泛的关注。研究者们通常采用一些贵金属有机配合物分子进行均相催化反应,但反应后催化剂难以进行分离,在实际工业生产中难以大规模应用。而采用传统的半导体光催化剂进行多相催化反应,则可以有效解决这一难题。然而仅仅依靠半导体本身的催化能力,很难达到较高的催化活性,实际应用过程中往往需要通过负载一些助催化剂或表面修饰来提高催化性能。近些年,单原子催化被认为是较有前景的领域。单原子催化剂由于其独特的电子结构和较高的原子利用效率而表现出优异的催化活性,被广泛应用于光催化水分解制氢、二氧化碳还原、固氮和有机物降解等领域。因此,我们课题组设计开发了一种单原子光催化剂CdS-Pd,该催化剂可以有效地用于可光催化苯甲醇和苯胺的C-N偶联反应,获得具有工业应用价值的二级胺。同时反应过程中释放出清洁能源氢气。这一工作将为温和条件下实现C-N偶联反应提供一种新的途径。

本文亮点

1. 本工作通过Pd原子与CdS表面的悬挂S原子原位配位制备了一种CdS-Pd的单原子光催化剂,该催化剂可以实现高效可光催化苯甲醇和苯胺的C-N偶联反应获得近100%产率的二级胺N-苄基苯胺以及较高的产氢活性。

2. 实验和理论计算结果证实了,相比于Pd纳米颗粒助催化剂负载的CdS,单一Pd-Sx物种能够有效捕获光生电子,使其具有较长的寿命,而且氢在Pd-Sx物种上的吸脱附能力较强,从而可以作为有效的氢转移载体实现亚胺的加氢,得到目标产物二级胺。

3. 此外,在优化的反应条件下,该催化剂具有较好的稳定性,以及对不同醇类和取代胺的C-N偶联反应具有良好的底物适应性。

图文解析

本工作中,首先我们采用水热法制备了六方晶系结构,颗粒尺寸约为50 nm的纳米球形CdS,其带宽约为2.2eV( 图1 a )。随后,在可见光催化C-N偶联反应过程中加入PdCl2溶液原位合成单原子催化剂CdS-Pd SAs。作为对比,我们采用浸渍法制备了Pd纳米颗粒负载的CdS催化剂CdS-Pd NPs。从图1b的XPS图谱可以看出,光催化反应后的CdS中事实上存在Pd元素。结合能336.7 eV和342 eV分别对应Pd 3d5/2和Pd 3d3/2,表明Pd以2+价态形式存在,而非单质态。因此,我们可以初步推测反应后,Pd与CdS进行了一定的配位。

图1 CdS和CdS-Pd SAs单原子催化剂的结构表征

为了进一步确定反应后Pd的状态以及与CdS的配位环境,我们对样品分别进行了X射线精细结构谱(XAFS)和球差电镜的表征。从图3d可以明显看出反应后的CdS表面上的Pd物种既不是二价态也不是单质态,而是以一定配位的形式存在。通过对样品CdS-Pd SAs中Pd的K-edge EXAFS图谱进行拟合,可以得出Pd-S的配位数约为3( 表1 )。通过进一步的HAADF-STEM和 EDS mapping图可以清晰地看到Pd以单原子形式均匀地分散在CdS上( 图1 e-j )。因此,综合上述表征方法,我们可以初步证实在光催化反应过程中,PdCl2以Pd-S配位键的形式将Pd原子锚定在了CdS载体上,为光催化反应过程提供一定的反应活性中心。

表1 样品CdS-PdSAs中Pd的EXAFS拟合数据

CN , coordination number; R , bonding distance; σ 2, Debye-Waller factor; Δ E0 , inner potential shift.

为了进一步研究CdS表面的S对催化反应的影响,我们首先对CdS进行了不同程度的表面修饰(400 oC高温煅烧:CdS-400;双氧水表面腐蚀:CdS-H2O2)。从图2 a可以看出,采用不同的手段修饰后,CdS的结构并未发生明显变化,仍然是结晶度较好的六方晶系结构。CdS、CdS-400和CdS-H2O2的能带分别为2.21、2.12和2.2 eV,即能带结构也未发生明显变化( 图2 b )。从图2 c和d可以明显看出, CdS通过表面修饰之后,Cd 3d和S 2p均向高结合能偏移,而且偏移程度随着修饰强度增强而增大。这主要是由于CdS修饰后产生了一定的S空位,使得表面部分Cd暴露,从而改变了Cd和S的周边电子云密度分布。

图2 修饰前后的CdS结构表征

在常温常压氮气气氛下,我们采用苯甲醇和苯胺的C-N偶联作为模型反应对所制备的催化剂进行可见光催化活性评价( 图3 )。首先我们确定了暗反应、无光催化剂以及只有PdCl2的情况下该模型反应没有任何催化活性。在添加PdCl2的条件下,我们对不同的半导体光催化剂进行了活性筛选,发现只有CdS能有效地进行光催化C-N偶联生成二级胺(N-苄基苯胺),产率高达1.48 mmolgcat-1h-1。而其他半导体催化剂在反应过程中只能催化生成亚胺(N-苄烯苯胺),且普遍产率较低(< 0.12 mmolgcat-1h-1)。

图3 可见光催化C-N偶联反应的催化剂活性筛选

基于CdS对该反应的催化特异性,我们测试了其苯胺的转化率及产物的选择性随时间的变化曲线。从图4b可以看出,随着反应的进行,苯胺的转化率不断提高,当反应达到16 h后,底物苯胺几乎完全转化。随着反应的进行,亚胺(N-苄烯苯胺)的选择性不断降低,而二级胺(N-苄基苯胺)的选择性不断提高,表明反应过程中逐步完成了亚胺的加氢过程。

为了进行对比,我们采用浸渍法提前将Pd纳米颗粒沉积到CdS表面上并进行光催化活性评价。从图4c我们发现,沉积Pd纳米颗粒的CdS催化活性是单一CdS活性的4倍。这主要是由于Pd纳米颗粒作为助催化剂可以有效地提高光生载流子的分离效率。而当我们将Pd以PdCl2的形式加入到反应体系中时,催化活性是单一CdS活性的约6.4倍。而且产物中出现了二级胺(N-苄基苯胺)。也就是说反应体系中原位加入PdCl2能够促使该反应完成加氢过程,有效实现氢转移。因此,我们可以初步推断,光催化反应过程中Pd和CdS表面悬挂的S作用产生的Pd-S物种对实现C-N偶联起到至关重要的作用。此外,在反应过程中我们可以检测到氢气的生成。从图4d可以看出,单一的CdS在反应过程中几乎不产生氢气。而CdS-Pd SAs产氢速率达到11.8 mmolgcat-1h-1,是CdS-Pd NPs的约2.7倍,CdS的近10倍。这一结果也与苯胺转化率的差异相吻合。

为了验证CdS表面的S与Pd作用形成了Pd-S物种,从而提高了C-N偶联反应性能,我们对CdS进行了不同程度的表面修饰。从图4e可以明显看出,随着表面修饰的增强,反应的活性逐渐下降,而且产物苄基苯胺的选择性也随之下降。这也就意味着,当我们遮盖或者去除部分S位点,反应底物在催化剂表面的吸附性能下降,从而导致反应活性降低。另一方面,由于S空位的增多,使得Pd原子很难与S进行配位产生Pd-S物种,从而无法完成C-N偶联反应过程中的氢转移,也就不能得到饱和的目标产物二级胺N-苄基苯胺。

图4 可见光催化活性评价

为了研究在光催化反应过程中不同自由基的作用,我们进行了捕获实验。从图5a可以看出,当体系中加入叔丁醇和苯醌来分别捕获•OH和•O2-,反应的活性基本没有发生变化,说明体系中的这两种自由基对反应基本没有贡献。而当体系中加入草酸铵捕获光生空穴后,产率降为原来的1/3,加入过硫酸钾捕获光生电子后,产率降为0。这一结果表明,光生电子和空穴在光催化C-N偶联反应中有着重要作用。

接着,我们采用超快光谱(TAS)来揭示光照下不同催化剂的载流子衰减动力学。图5b为不同催化剂的瞬态吸收图谱以及拟合曲线。采用双指数模型拟合可获得两个弛豫时间τ1和τ2。Τ1代表导带电子到过渡态的捕获时间,τ2代表电子与过渡态或者价带空穴复合的时间。通过对比,CdS-Pd Sas的弛豫时间明显要长,也就是说,在反应过程中CdS表面单原子态的Pd配位物种Pd-Sx可以作为电子陷阱来捕获光生电子,提高载流子的分离效率,从而加速光催化C-N偶联。另外,从CdS导带转移到过渡态Pd-Sx中间体的弛豫时间更长,更利于氢原子的吸附。

为了研究不同催化剂对于H的吸附以及转移能力,我们做了一个N-苄烯苯胺加氢的模型反应。从图5c可以明显看出,对于单原子态的CdS-Pd SAs催化剂,N-苄烯苯胺较容易实现光催化加氢到苄基苯胺产物,而单质态的Pd(CdS-Pd NPs)催化剂无法实现加氢过程。这也证明了单原子态的CdS-Pd SAs可以很好地吸附H并完成氢转移,从而实现加氢过程得到二级胺N-苄基苯胺。

基于以上的机理表征分析,我们可以给出一个可能的反应机理和路径( 图5d )。光催化反应前,当体系中同时加入CdS催化剂和PdCl2时,PdCl2很快吸附到CdS表面上与表面悬挂的S原子形成Pd-Sx的配位物种。当CdS被光激发后,表面的Pd-Sx配位物种可以有效捕获光生电子,形成•Pd-Sx中间态物种,同时光生空穴能够脱去苯甲醇上的质子,将其氧化成苯甲醛。然后生成的苯甲醛与苯胺进行亲核加成反应,产生醇胺中间体。由于醇胺非常不稳定,很快脱水生成亚胺。苯甲醇上脱去的H+较容易吸附到长寿命的•Pd-Sx中间态物种形成H-Pd-Sx。最后,吸附的H又容易脱附,加成到N-苄烯苯胺的N上,实现氢转移,完成亚胺的加氢过程,得到最后的目标产物N-苄基苯胺。整个过程中,H的吸脱附可以循环进行,因此Pd-Sx物种可以作为有效的氢转移的桥梁实现加氢过程。此外,过多的吸附H可以从H-Pd-Sx上脱附产生H2。

图5 反应机理表征及推测

我们通过DFT模拟计算进一步验证了为什么单原子态的CdS催化剂CdS-Pd SAs可以很好地实现光催化C-N偶联生成N-苄基苯胺( 图6 )。结合EXAFS拟合结果,我们以Pd-S三配位的形式作为计算模型来研究H吸附和反应过程。对于催化剂CdS-Pd NPs来说,在位点1和2的H吸附能分别为-2.801 eV和-2.936eV,而催化剂CdS-Pd SAs的H吸附能为-1.954 eV。通过过渡态能量搜索,可以得出,Pd纳米颗粒负载的CdS-Pd NPs的加氢能垒为0.38 eV,而对于单原子态的CdS-Pd SAs来说,由于形成的Pd-Sx配位物种能够有效地吸附和脱附H,因此脱附的H直接加成到亚胺的不饱和C上,完成加氢过程。

图6 DFT模拟计算

总结与展望

总的来说,我们设计开发了一种CdS-Pd单原子光催化剂,该催化剂可以有效地用于可光催化苯甲醇和苯胺的C-N偶联反应,获得具有工业应用价值的二级胺。同时反应过程中释放出清洁能源氢气。结合实验以及模拟计算,我们推测Pd在光催化反应过程中与CdS表面的S原位配位形成Pd-Sx中间物种,而这一中间体可以提高载流子分离效率以及有效地进行H的吸脱附,构成Pd-Sx •Pd-Sx H-Pd-Sx Pd-Sx的循环过程,实现氢转移,完成亚胺的加氢过程,得到目标产物N-苄基苯胺。整个过程中,Pd-Sx中间体可以作为有效氢转移的桥梁实现加氢过程。此外,该催化剂体系具有较好循环能力和底物适应性。这一工作将为温和条件下实现C-N偶联反应提供一种新的思路。

作者介绍

钮峰 ,博士毕业于法国里尔大学(法国国家科学研究中心)(导师Andrei Khodakov教授和Vitaly Ordomsky研究员)。2020年8月加入香港中文大学(深圳)邹志刚院士团队从事博士后研究。以第一作者在ACS Catalysis,Green Chemistry,Solar Energy Materials & Solar Cells等期刊上发表SCI论文12篇。目前主要研究方向为多相热催化、光催化能源转化。

涂文广 ,2015年获南京大学物理学院博士学位。2015至2020年在新加坡南洋理工大学从事研究博士后研究工作。2020年6月起任职于香港中文大学(深圳)理工学院。主要从事于低维光电材料表界面结构的精准设计与构建,实现太阳能驱动下的小分子转换,取得了一系列重要成果,迄今为止已在Nature Communications, Advanced Material, Advanced functional Material, ACS Catalysis, ACS Energy Letters等期刊上发表论文70余篇, SCI被引超过8000次,H指数为44。

周勇 ,香港中文大学(深圳)兼职教授。2009 年9月被南京大学物理学院按海外人才引进回国工作,加入南京大学环境材料与再生能源研究中心,聘为教授。主要从事:1、人工光合成二氧化碳转化为可再生碳氢燃料;2、光电材料的设计和构建;3、高效、低成本钙钛矿太阳能电池产业化应用研究。近五年来,以第一作者或通讯作者在 国际重要期刊上发表论文超过 60 篇,其中包括 J. Am. Chem. Soc. (1 篇)、Adv. Mater. (2 篇)、Adv. Funct. Mater. (1 篇)和 Nano Lett. (1 篇),受邀以第一作者或通讯作者撰写 2 篇综述论文。近五年论文他引超过 1600 次,5 篇论文入选 Web of Science 统计的“过去十年高被引论文”, H 指数 46。光催化还原 CO2 研究成果作为主要研究内容,荣获 2014 年国家自然科学二等奖(排名第四)。主编三本英文专著(Springer 等出版社出版)。多次受邀在国内外相关学术会议上做邀请报告或主持会议。担任 Current Nanoscience 中国地区编辑和 Mater. Res. Bull.编委。主持承担国家基金委、 科技 部 973 项目等项目。入选教育部新世纪人才(2010 年)、江苏省首届杰出青年基金(2012年)。

邹志刚 ,2003年凭为教育部“长江学者奖励计划”特聘教授,国家重点基础研究发展计划“973”项目首席科学家,教育部创新团队带头人,2015 年当选中国科学院院士,2018 年当选发展中国家科学院院士。主要从事新型可再生能源与环境材料方面的研究,邹院士在光催化领域做出了卓越的贡献,被媒体称为“光催化领域的前行者”。邹志刚院士已在 Nature等国际一流期刊上发表论文 602 多篇,H指数 74,连续 5年入选爱思唯尔材料科学高被引学者,是材料领域有国际影响力的学术带头人。申请中国发明专利 200 多项,其中 83 项已获授权;承担两届国家重大基础研究计划 973 项目、国家自然科学基金中日合作项目、 科技 部国际合作重大项目等多项科研项目;获国家自然科学二等奖 1 项、江苏省科学技术一等奖 2 项,作为第一完成人获第 46 届日内瓦国际发明展金奖及阿卜杜拉国王大学特别奖各 1项。

科学院院士论文发表

赵国屏,1948年出生于上海,研究员,博士生导师,分子微生物学家,中科院上海生命科学研究院植物生理生态研究所研究员,香港中文大学教务会成员、讲座教授。

现任国家人类基因组南方研究中心执行主任、上海市疾病与健康基因组重点实验室(省部共建国家重点实验室培育基地)主任;生物晶片上海国家工程研究中心主任;复旦大学生命学院微生物与微生物工程系教授、主任;香港中文大学医学院微生物系讲座教授。

2015年11月,获第八届“谈家桢生命科学奖”。

安东·塞林格长期关怀中国科大国际合作和人才培养工作,通过加强双方青年科研人员和学生的交往,积极并富有成效地推动了中奥学术交流,同时助力中国科大与包括奥地利在内的多个国家的量子科研国际合作。他曾多次做客中国科大“大师论坛”及“墨子沙龙”活动,启迪青年学子投身量子科研事业。因其为中外合作交流和人才培养事业所作的杰出贡献,安东·塞林格教授被授予2020年度中国政府友谊奖。由于他长期与中国合作,因此安东·塞林格被聘任中国科学技术大学常务副校长潘建伟院士在奥地利留学时期的博士生导师,是中国科学院外籍院士,受聘为中国科大“爱因斯坦讲席教授”。

您要发吗?我帮您发表的。

因为安东•塞林格教授积极推动中奥国际学术交流与合作。自1983年起,他与中国科学院以及中国工程院等机构长期保持着沟通和交流,并与多家单位建立密切合作关系。其中,利用“墨子号”量子科学实验卫星,他的团队合作参与了中科院主导的洲际量子通信实验,在国际上首次实现北京-维也纳两地的量子保密通信,成果入选美国物理学会评选的2018年度国际物理学十大进展。塞林格教授尽其所能为中国学者参与国际交流与合作创造条件。2015年他组织奥地利科学院举办了发展中国家科学院第26届院士大会,中科院院长、发展中国家科学院院长白春礼等参会,促进了我国科研人员的国际交流与合作。

科学院院士发表的学术论文

戴元本院士,是我国优秀的物理学家,更是世界的粒子领军人物在戴元本院士70岁高龄的时候,本来可以好好享受国家给自己的福利,但是戴元本院士并没有停下来,一直奋斗在我国物理领域的前线,身先士卒,为国家鞠躬尽瘁,用自己的血肉之躯推动了我国物理领域的发展,让我们祝愿戴元本院士一路走好,愿天堂戴元本院士也能干自己喜欢的事情

张新时教授是中国第一批植物生态学家,主要的贡献在于创建中国第一个植被生态学实验室,建立了数量植被生态学,全球变化生态学等等学科的基础样式和基础理论,在国际上创建两条全球变化陆地样带。

享年86岁的张新时院士是国际著名的生态学家,长期以来主要从事我国高山、高原、荒漠与草原植被地理研究。发表学术论文50余篇、专著34部,主持了中国高山植被垂直带系统、中国西部沙漠-绿洲生态系统、内蒙古半干旱地区荒漠化控制和中国 SCOPE-ENUWAR 项目专题等数十项国家重大科研课题和国际合作项目。

前不久,上海市委原副书记罗世谦因病在上海逝世,当我们还处在为罗世谦同志的离开哀伤时,又有一名曾为我国作出重大贡献的人物逝世了。,据中国科学院植物研究所官方发出的消息,中国科学院院士、著名植物生态学家、无党派人士优秀代表、中国科学院植物研究所研究员张新时因病医治无效,于当地时间2020年9月24日14点10分在美国西雅图逝世,享年86岁。

张新时简介

张新时,1934年6月出生于河南开封,原籍山东省高唐县。1955年,毕业于北京林学院(现北京林业大学)森林系,获得学士学位。中国著名植物生态学家,中国共产党的亲密朋友,无党派人士的优秀代表,第八届、九届、十届全国政协常委,中国科学院植物研究所原所长、研究员,北京师范大学教授,中国科学院院士。

张新时长期以来主要从事中国高山、高原、荒漠与草原植被地理研究,还致力于信息生态学、全球生态学研究与发展。他是中国数量植被生态学和国际信息生态学研究的创始人。

张新时院士的科研成就与贡献。

1978年,张新时发表了《西藏植被的高原地带性》论文,提出了“高原植被地带性分布”的重要观点;他建立了中国第一个植被数量开放实验室,开发了计算机应用程序用于生物和环境数据的多元分析和模拟,在生态信息系统、退化草原生态系统恢复、荒漠化治理和全球环境变化等领域取得了重大进展,使中国生态学研究领域进入了一个崭新的发展时期,并使中国在这一研究领域处于国际领先地位;在他的领导和组织下,构建了覆盖中国关键生态区的两条陆地生态样带,这两条样带已成为国际全球变化研究的核心样带,获得了一系列重大科研成果,推动了国际全球变化与陆地生态系统(GCTE)和陆地样带(NECT)研究。

张新时院士为我国的科研做出了巨大的贡献,他的逝世是生态学界的重大损失,沉痛悼念,深切缅怀张新时院士!

科学院院士论文发表时间

中科院国家天文台获悉,中国Skyeye FAST自2020年1月11日通过国家验收以来,已开启高质量运行。 2021年依托FAST国家天文台测量星际磁 领域、快速射电暴、脉冲星搜索等。 国际天文学前沿取得新的重要科学成果。

2021年12月19日拍摄的“中国天眼”全景图。

FAST运行发展中心常务副主任兼总工程师姜鹏介绍,2021年3月31日,FAST将正式向世界开放,共享和征集全球天文学家的观测应用。 本次征集共收到来自不同国家的7216小时观测申请,最终14个国家(不含中国)的27个国际项目获批,2021年8月启动科学观测。

“FAST运行效率和质量持续提升 年观测时间超过5300小时,远远超出国际同行预期的工作效率,为FAST的科学产出起到了重要的支撑作用。” 据姜鹏介绍,FAST自运行以来已成为世界上发现脉冲星最有效的设备。 2021年,依托FAST取得多项重要科研成果,包括挑战经典恒星形成图的FAST中性氢线测量星际磁场取得重大进展。

1月5日,在中国科学院国家天文台举行的新闻发布会上,FAST运行与发展中心首席科学家李丹介绍了FAST在中性领域的最新重大成果 氢 。

发布会上,FAST运行发展中心首席科学家李丹介绍, 磁场在恒星、行星、生命的产生中起着重要作用,过程复杂。 因此,“磁通量问题”是恒星形成中的经典三。 一个大问题是分子云的星际磁场强度的测量是全球天文学界的共同挑战。

据报道, 中性氢是宇宙中最丰富的元素。 它广泛存在于宇宙的不同时期,是不同尺度物质分布的最佳示踪剂之一。 FAST 望远镜是探测暗淡和中性氢源的强大工具。 李丹团队开发并命名了原始的中性氢窄线自吸收(HINSA)方法。 依托FAST望远镜无与伦比的灵敏度和出色的光路设计,首次实现了HINSA塞曼效应检测,强度为3.8 0.3微高斯。 高置信度星际磁场测量是利用原子辐射探测分子云磁场从0到1的突破。 地球磁场,至少比恒星形成标准模型预测的磁场强度弱3到4倍。FAST的结果表明分子云处于致密云核阶段。磁超临界状态可以 提前到达,可能存在比标准模型更有效的磁场耗散机制使恒星形成更早。 磁场测量“[H]

这次研究小组采用了独创的中性氢窄线自吸法,利用FAST获得了高 - 信心塞曼效应测量首次在原恒星的核包层中得出结果。 星际介质具有从冷中性气体到原恒星核的相干磁场结构的发现,不同于标准模型的预测,为解决恒星三大经典问题之一的“磁通量问题”提供了重要的观测证据。 形成。 该论文于北京时间2022年1月6日作为封面文章正式发表在国际学术期刊《自然》上。

2021年12月19日夕阳下的“中国天眼”全景。

快速射电暴(FRB)是宇宙中最亮的射电暴现象。 它的起源是未知的。 它是天文学的最新热点。 发布会上,国家天文台副研究员王培介绍,目前已检测到数百个 FRB,其中只有少数出现重复爆发。 FRB121102 是人类已知的第一个重复爆发。 2017年,它成为第一个被准确定位并能够确认其宿主星系的FRB。

研究组利用FAST观测快速射电暴FRB121102,在约50天内检测到1652次暴发,获得迄今为止最大的快速射电暴样本,超过了之前文章发表的所有暴发 这个领域。 首次揭示了快速射电暴爆发率的总能谱及其双峰结构。 结果论文于2021年10月14日发表在国际学术期刊《自然》上。 宇宙中这种神秘现象的机制,并推动了这个新的天文学领域。

1 月 5 日,在在科学院国家天文台举行的新闻发布会上,国家天文台韩金林介绍了FAST在脉冲星搜索方面的重要进展。

脉冲星是大质量恒星死亡后的“遗骸”。 一块方糖有上亿吨的质量。 脉冲星可以发射周期为 1.4 毫秒的高周期性脉冲。 23 秒之间。 被称为“毫秒脉冲星”的短周期脉冲星可与地球上最好的原子钟相媲美。 脉冲星的发现是国际大型射电望远镜观测的主要科学目标之一。

发布会上,国家天文台研究员韩金林介绍,FAST搭载了19波束L波段接收机,是目前世界上最强大的脉冲星搜索工具。 研究团队不仅在银河系星海中探测到了550颗先前已知的脉冲星,还发现了279颗新脉冲星,其中65颗为毫秒脉冲星,22颗为双星系统。 相关论文于2021年5月在国内学术期刊《天文学与天体物理学研究》发表。

2021年12月17日,工作人员对“中国天眼”的馈源舱进行维护。

了解到,基于FAST在灵敏度方面的国际领先优势,FAST与高能波段重要的空间天文设施费米伽玛射线天文台大场望远镜(Fermi-LAT)相结合, 用于天地一体化和协调。 后续观察有可能产生重大的科学突破。

国家天文台李丹、王培领导的国际合作组发现多颗脉冲星并开展多波段观测分析。 相关成果将于2021年12月发表在国内学术期刊《中国科学》上。“多波段协同观测不仅为FAST脉冲星搜索开辟了新方向,也为研究脉冲星的电磁辐射机制开辟了新途径。 脉冲星,并为研究中子星种群的演化和探测引力波提供更多样本。” 李说。

1月5日,在中国科学院国家天文台举行的新闻发布会上,吴向平院士介绍了FAST后续科研计划。

对于FAST后续研究计划,中国科学院院士、国家天文台研究员吴向平表示,基于超高灵敏度的明显优势,FAST具有 成为中低频射电天文领域观测天空的利器,未来将成为快速射电爆发的源头。 和物理机制,中性氢宇宙研究,脉冲星搜索和物理研究,脉冲星测时和低频引力波探测产生了深化人类对宇宙认知的科学成果。

华罗庚于1910年生于江苏省金坛县一个小商人家庭。 1925年,初中毕业后就因家境贫困无法继续升学。1928年,18岁的华罗庚在他的数学老师王维克的推荐下,到金坛中学担任庶务员。然而不幸,他在这年患了伤寒症,卧床达五个月之久,从此左腿瘫痪。但他并不悲观、气馁,而是顽强地发奋自学。有一次,他发现苏家驹教授关于五次代数方程求解的一篇论文中有误:一个十二阶行列式的值算得不对,于是他把自己的计算结果和看法写成题为《苏家驹之代数的五次方程式解法不能成立的理由》的文章,投寄给上海《科学》杂志社。1930年,此文在《科学》杂志上发表,这时华罗庚年仅20岁。就是这篇论文,完全改变了华罗庚以后的生活道路。当时正在清华大学担任数学系主任的熊庆来看到了这篇论文后,大为赞赏。到处打听华罗庚是哪个大学的教授,大家都说不知道。碰巧数学系有位教员名叫唐培经,知道华罗庚这个人。他告诉熊庆来,说华罗庚并不是什么大学教授,而只是一个自学青年。熊庆来爱才心切,并不在乎学历,当即托唐培经邀请华罗庚来清华大学工作。1931年,唐培经拿着华罗庚寄来的照片到北京前门火车站去接由金坛北上的华罗庚。华罗庚,这位未来的大数学家,当时就是这样拖着残腿、柱着拐仗走进了清华园。起初,他在数学系当助理员,经管收发信函兼打字,并保管图书资料。他一边工作,一边自学。熊庆来还让他经常跟学生一道去教室听课。勤奋好学的华罗庚只用了一年时间,就把大学数学系的全部课程学完了,学问大有长进。熊庆来对这位年轻人十分器重,有时碰到了复杂的计算也会大声喊道:“华罗庚,过来一下,帮我算算这道题!”两年后,华罗庚被破格提升为助教,继而升为讲师。后来,熊庆来又选送他去英国剑桥大学深造。1938年,华罗庚回国,任西南联大教授,年仅28岁。华罗庚后来成为世界著名的数学家,在数论、矩阵几何学、典型群、自守函数论、多个复变数函数论、偏微分方程等很多领域都作出了卓越的贡献。他著有论文二百余篇、专著十本,成为美国科学院国外院士,法国南锡大学与香港中文大学荣誉博士。他的名字已进入美国华盛顿斯密司一宋尼博物馆,并被列为芝加哥科学技术博物馆中当今八十八个数学伟人之一。 1936年,经熊庆来教授推荐,华罗庚前往英国,留学剑桥。20世纪声名显赫的数学家哈代,早就听说华罗庚很有才气,他说:“你可以在两年之内获得博士学位。”可是华罗庚却说:“我不想获得博士学位,我只要求做一个访问者。”“我来剑桥是求学问的,不是为了学位。”两年中,他集中精力研究堆垒素数论,并就华林问题、他利问题、奇数哥德巴赫问题发表18篇论文,得出了著名的“华氏定理”,向全世界显示了中国数学家出众的智慧与能力。 1946年,华罗庚应邀去美国讲学,并被伊利诺大学高薪聘为终身教授,他的家属也随同到美国定居,有洋房和汽车,生活十分优裕。当时,不少人认为华罗庚是不会回来了。 新中国的诞生,牵动着热爱祖国的华罗庚的心。1950年,他毅然放弃在美国的优裕生活,回到了祖国,而且还给留美的中国学生写了一封公开信,动员大家回国参加社会主义建设。他在信中坦露出了一颗爱中华的赤子之心:“朋友们!梁园虽好,非久居之乡。归去来兮……为了国家民族,我们应当回去……”虽然数学没有国界,但数学家却有自己的祖国。 华罗庚从海外归来,受到党和人民的热烈欢迎,他回到清华园,被委任为数学系主任,不久又被任命为中国科学院数学研究所所长。从此,开始了他数学研究真正的黄金时期。他不但连续做出了令世界瞩目的突出成绩,同时满腔热情地关心、培养了一大批数学人才。为摘取数学王冠上的明珠,为应用数学研究、试验和推广,他倾注了大量心血。 据不完全统计,数十年间,华罗庚共发表了152篇重要的数学论文,出版了9部数学著作、11本数学科普著作。他还被选为科学院的国外院士和第三世界科学家的院士。 从初中毕业到人民数学家,华罗庚走过了一条曲折而辉煌的人生道路,为祖国争得了极大的荣誉。

知识就是力量. 中国共产党优秀党员、中国民主同盟卓越领导人、杰出的科学家、教育家和社会活动家、中国人民政治协商会议全国委员会副主席、中国科学院主席团委员及学部委员、中国科学技术协会副主席华罗庚同志,因心脏病突发,抢救无效,于一九八五年六月十二日晚在日本东京不幸逝世,终年七十四岁。华罗庚同志的逝世是我们党和人民在科学技术事业上的一个重大损失。全国人民为失去一位伟大的科学家而万分悲痛。 华罗庚同志1910年11月12日出生于江苏省金坛县一个城市贫民的家庭。一九二四年他从金坛县立中学初中毕业,入上海中华职业学校学习,因家庭贫困,一年后离开了学校,在父亲经营的小杂货铺当学徒。在此期间,他利用业余时间自学数学。一九二九年,他在金坛中学任庶务会计,开始在上海《科学》杂志发表论文。他的论文《苏家驹之代数五次方程式解法不能成立的理由》受到清华大学数学系主任熊庆来教授的重视。经熊教授推荐,他一九三一年到清华大学工作。他只用了八年的时间,从管理员、助教、讲师进而到英国剑桥大学研究深造,一九三八年受聘任昆明西南联大教授。在极为艰苦的生活条件下,他白天教学,晚上在菜油灯下孜孜不倦地从事研究工作,写下了名著《堆垒素论》。但在国民党统治下,这一名著无法出版,只好送到国外出版,直到解放以后才以中文版在我国正式发行。一九四六年秋,迫于白色恐怖,他出走美国,先后任普林斯顿高等研究院研究员、伊利诺大学终身教授。195O年,华罗庚同志响应祖国召唤,毅然从美国回到北京,先后任清华大学教授,中国科学院数学研究所所长,中国数学会理事长,中国科学院数理化学部委员、学部副主任,中国科学技术大学数学系主任、副校长,中国科学院应用数学研究所所长,中国科学院副院长,中国优选法统筹法与经济数学研究会会长等职。他把自己的毕生精力,投入到发展祖国的科学事业、特别是数学研究事业之中。 华罗庚同志是当代自学成才的科学巨匠,是萤声中外的数学家。他是中国解析数论、典型群、矩阵几何学、自守函数论与多复变函数论等很多方面研究的创始人与开拓者。他的著名学术论文《典型域上的多元复变数函数论》,由于应用了前人没有用过的方法,在数学领域内做了开拓性的工作,于一九五七年荣获我国科学一等奖。他的研究成果被国际数学界命名为“华氏定理”、“布劳威尔--加当--华定理”、“华--王(元)方法”。华罗庚同志一生为我们留下了二百篇学术论文,十部专著,其中八部为国外翻译出版,有些已列入本世纪数学经典著作之列。他还写了十余部科普作品。由于他在科学研究上的卓越成就,先后被选为美国科学院外籍院士,第三世界科学院院士,法国南锡大学、美国伊利诺大学、香港中文大学荣誉博士,联邦德国巴伐利亚科学院院士。他的名字已载人国际著名科学家的史册。华罗庚同志是中国科学界的骄傲,是中华民族的骄傲,是十亿中国人民的骄傲。 华罗庚同志也是我国最早把数学理论研究和生产实践紧密结合作出巨大贡献的科学家。从五十年代末期开始,他就走出书斋和课堂,来到广阔的工农业生产实践之中。他把数学方法创造性地应用于国民经济领域,筛选出了以改进生产工艺和提高质量为内容的“优选法”和处理生产组织与管理问题为内容的“统筹法”(简称“双法”),并用深入浅出的语言写出了《优选法乎话及其补充》和《统筹法平话及补充》两本科普读物。二十多年来,华罗庚同志为推广“双法”,足迹遍及全国二十六个省、市、自治区。他组织和领导了广大工人、农民、战士和工程技术人员参加推广“双法”,使“双法”得到大面积普及和推广,以至运用到国家重点建设项目的研究,不仅为节约能源,增加产量,降低消耗,缩短工期取得了显著的经济效益,而且培养了一支为国民经济服务的科技队伍。毛泽东同志对华罗庚同志在科学上的这一创新曾给予高度评价,一九六四年和一九六五年两次写信给华罗庚同志,”祝贺和勉励他“壮志凌云,可喜可贺”,“奋发有为,不为个人而为人民服务。”十年动乱期间,当华罗庚同志受到林彪、江青反革命集团迫害时,周恩来同志以大无畏的精神挺身而出,保护华罗庚同志,支持他继续从事“双法”的研究和推广工作。胡耀邦同志一九八二年给华罗庚同志写信,充分肯定他把数学理论应用于生产实践,号召“更多的同志投身到新技术、新工艺攻关的行列中去,从而把我国的四个现代化建设推向前进”,共同建造中国的“通天塔”。 华罗庚同志是一位经历过新旧两个不同时代,从爱国主义者转变为共产主义战士的我国知识分子的优秀代表。早年,他曾参加中国共产党领导的抗日民主爱国运动,是李公朴、闻一多烈士的挚友。一九四六年春,他应邀赴苏联访问,写下了《访苏三月记》,表达了他对社会主义的向往。新中国的诞生,更加激发了他的爱国热忱。他看到“祖国已黎明”,放弃在美国终身教授的优厚待遇,冲破重重封锁,回到祖国的怀抱。在横渡太平洋的航船上,他致信留美同学:“为了抉择真理,我们应当回去;为了国家民族,我们应当回去;为了为人民服务,我们也应当回去……为我们伟大祖国的建设和发展而奋斗!”他爱国不怕险,纯真赤子心,受到广大人民群众和一切爱国知识分子的称颂。华罗庚同志在长期的科学研究工作中,特别是在把科学研究与生产实践相结合的过程中,努力学习马列主义、毛泽东思想,提高思想政治觉悟,强烈要求加人中国共产党,为共产主义事业奋斗。十年动乱期间,他虽然身处逆境,但也未动摇对党的信念。拨乱反正以来,他衷心拥护党的十一届三中全会以来的路线、方针、政策,心情舒畅,精神振奋。一九七九年,在党中央的亲切关怀下‘他光荣地加入了中国共产党,实现了多年的宿愿。他在答邓颖超同志的祝贺中兴奋地写道:“沧海不捐一滴水,洪炉陶冶砂成金,四化作尖兵”,“横刀哪顾头颅白,跃马紧傍青壮人,不负党员名”;充分表现了一个共产主义战士的坚定信念和高尚情操。他把入党作为自己前进道路的新起点,更加严格要求自己,不顾年老体弱多病,以惊人的毅力,经过三年的拼搏,终于把十年浩劫中被盗走的手稿重新追忆出来,写成了《计划经济大范围最优化的数学理论》不仅完整地记述了以往的研究成果,而且有了新的发展。 华罗庚同志还是一位著名的社会活动家。他是一至六届全国人大常委会委员、第六届全国政协副主席、中国民主同盟副主席.他关心国家大事,积极参加国家政治生活,为经济建设和科学、文化教育事业的发展献计献策。他积极参加民盟的活动,为民盟工作的开展,扩大爱国统一战线和实现祖国统一作出了重要贡献。近年来,他多次出国访问,广交朋友,在华裔知识分子中从事大统一、大团结的工作,常以“海外有知己,天涯成比邻”的诗句,来激励海外华人为祖国四化建设和实现国共第三次合作,完成祖国统一大业出力,并为加强我国和各国人民的友好合作和科学文化交流,作出了可贵的贡献。华罗庚同志是推动我国科学事业前进的伟大数学家,是中华民族一代人自学成才的典范。华罗庚同志的一生是光荣的、战斗的、为人民服务的一生。为了振兴中华和人类进步,他把毕生精力献给了人民的科学事业。他走过的道路,一是本世纪我国知识分子前进的光明大道。华罗庚同志给我国和世界科学文化宝库增添了新的财富,也为我们留下了丰富的精神遗产。他是我国人民、特别是青少年一代学习的榜样。华罗庚同志自学成才,勤奋求实,勇于开拓,永远向前。他一共上过九年学,只有一张初中毕业文凭,最后能成为蛮声中外的杰出科学家,完全是依靠刻苦自学取得成功的。他即使到了晚年,在学术界的声望和地位已经很高,仍然手不释卷,顽强地读和写。他从不迷信天才,认为:“天才由于积累,聪明在于勤奋”。他提出“树老易空,人老易松,科学之道,戒之以空,戒之以松,我愿一辈子从实而终”的名言,作为对自己的告诫。直到他逝世前不久,还这样写道:“发白才知智叟呆,埋头苦干向未来,勤能补拙是良剂,一分辛苦一分才。”这就是华罗庚同志成功之路的秘诀。 华罗庚同志热爱祖国,热爱党,全心全意为人民服务。他常说:“科学没有国界,但科学家是有自己的祖国的。”他企对社会主义祖国的热爱和对党的热爱有机地联系在一起,只要是党的需要他愿赴汤图火。他把“一心为人民”作为自己的座右铭,用以衡量一切是非真谬的尺度。他把自己的思想、行为、追求、理想,溶于祖国、党、人民的最高利益之中,不愧为一位品德高尚的共产党人。华罗庚同志精心扶持年轻一代茁壮成长。他十分注意发现和推荐脱颖而出的拔尖人才。他是新中国在中学生中开展数学竞赛的创始人和组织者,引导青少年从小热爱科学,进人数学研究领域,扶持他们成为我国新一代的数学家。华罗庚同志顽强拼搏,为四化奋斗到最后一息。十年前,华罗庚同志第一次患心肌梗塞症,出院后曾留下这样的诗句:“壮士临阵决死,哪管些许伤痕。向千年老魔攻战,为百代新风斗争,慷慨掷此身!”一九八二年秋,他因日夜写作,劳累过度,第二次患心肌梗塞住进了医院。他在病床上谆谆要求助手们坚持为国民经济服务的方向,在解决实际问题中推动应用数学的发展。今年六月三日,他带领一批中年业务骨干赴日本进行学术交流。十二日下午,在向日本数学界作学术报告的讲坛上,当他讲金最后一句话时,心脏病突发,不幸逝世。我们敬爱的华罗庚同志,为祖国的四化建设,为加强中日两国人民和科技界人士的友好合作献出了宝贵的生命,实现了他“最大希望就是工作到生命的最后一刻”为共产主义事业奋斗终生的壮丽誓言。华罗庚同志与我们永别了,华罗庚精神将永存。

2022年1月12日,国际著名期刊《Nature》发表了电子科大题为《玻色子体系中的奇异金属态》(Signatures of a strange metal in a bosonic system)的研究论文,首次在高温超导体中发现并证实了玻色子奇异金属。该工作是该校电子薄膜与集成器件国家重点实验室李言荣院士团队为主完成的,博士生杨超为第一作者,熊杰教授为第一通讯作者。这是该团队继2019年在《Science》上首次报道实验发现量子金属态后,在量子 科技 领域取得的又一重大发现。

国际著名理论物理学家、美国科学院院士Chandra M. Varma发表专题评论文章,高度评价玻色子奇异金属的发现是凝聚态物理领域的重大突破。Nature审稿人评价此工作是引领量子理论发展的transformative变革性成果。同时,Nature配发专题亮点评述文章,评价这项工作突破了现有对奇异金属态与无序超导体的认知框架,将推动凝聚态物理学领域向前迈出一大步。这一发现为理解凝聚态物理中奇异金属的物理规律、揭示奇异金属的普适性、完善量子相变理论奠定了重要的科学基础,对揭示耗散效应对玻色子量子相干的定量影响,推动未来低能耗超导量子计算以及极高灵敏量子探测技术的发展具有重要的理论和实际意义。

YBCO纳米网孔薄膜中量子金属-绝缘体量子相变点附近的奇异金属态(a)输运特性曲线,(b)线性磁电阻曲线,(c)霍尔电阻Rxy随温度的变化曲线,(d)玻色子奇异金属相图

宇宙中的基本粒子分为费米子与玻色子两种。其中,人类 社会 目前赖以生存的电子工业与器件发展几乎完全基于费米子体系,但由于能耗高、损耗大,物理尺寸已近极限,面临性能持续提升的瓶颈问题,无法满足快速增长的信息传输需求。而以高温超导体为代表的玻色子器件,具有完美的零损耗能量传递特性,有望带来电子信息工业的革命性变化。奇异金属,顾名思义,与普通金属不同,其电阻率与温度成正比,存在于铜基高温超导体中,是一种电子之间高度量子纠缠的新物质状态,其混乱程度趋向于量子力学极限。早在三十年前,科学家们就发现了费米子奇异金属,但是否存在玻色子奇异金属是长期以来难以攻克的科学难题。

电子科大李言荣院士、熊杰教授研究小组,与美国布朗大学James M. Valles Jr 教授,北京大学谢心澄院士、王健教授,北京师范大学刘海文研究员,四川大学等合作者们协同攻关,成功突破了费米子体系的限制,首次在玻色子体系中诱导出奇异金属态。研究团队通过在高温超导钇钡铜氧(YBCO)薄膜中精准构筑纳米网孔阵列,实现了对玻色子相干性、耗散能等物性的跨尺度调控,在量子相变临界区发现了电阻随温度与磁场线性变化的奇异金属态。同时,低于超导临界温度时,体系霍尔电阻急剧减少为零,并且存在与库珀电子对相关的h/2e超导量子磁电阻振荡,证明体系的载流子是玻色子。进一步通过标度分析,发现玻色子奇异金属的电阻由温度与磁场简单的线性相加决定,证明了电阻在量子临界区与体系内在的能量尺度无关,满足标度不变的关系,揭示了玻色子在量子临界区存在奇异的动力学行为;建立了玻色子奇异金属的完备相图,阐释了玻色系统耗散量子相变的物理图像。

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