連續七年入選化學與材料領域高被引科學家的中國學者

在科睿唯安的官方網站上寫著這么一句話：過去的十年，在全球800多萬研究人員當中，僅有不超過1%的研究人員發表了數篇該年度及研究領域全球被引次數排名前1%的論文，這些科研菁英是拓展人類知識前沿、創新和進步最具影響力的貢獻者。自2001年起，科睿唯安的書目計量專家依據獨有且備受信賴的Web of Science引文資料識別極具影響力的科研人員，他們是高被引學者Highly Cited Researchers。科學信息研究所高級分析師David Pendlebury表示：“知識競賽最終取決于在人才上的投入”。

近年來，中國內地學者進入榜單的人數持續增加，2019年，中國內地已超越英國成為全球第二大“高被引科學家”集聚地。2020年，中國內地入選科學家上升到770人次，全球占比已達到12.1%。

2020年中國內地入選材料與化學領域科睿唯安高被引科學家的總數達到163人次。但是能夠連續七年入選此榜單的科學家就屈指可數了。這些科學家的研究成果可以長期在學界產生廣泛的影響，從側面反映了科學家工作的引領性與重要性以及所處研究領域的前沿性和活躍性。根據不完全統計，在過去七年中國內地學者在材料或者化學領域連續進入高被引名單的有：清華大學李亞棟院士，中科院化學所的萬立駿院士、李永舫院士與劉云圻院士，中科院金屬所成會明院士，中科院理化技術研究所的江雷院士，中科大的俞書宏院士，復旦大學的趙東元院士、李富友教授、施章杰教授，湖南大學譚蔚泓院士，中山大學陳小明院士，華東理工田禾院士，華南理工的高松院士、曹鏞院士，武漢理工的余家國教授，南開大學的陳永勝教授，北京大學的郭少軍教授，中科院物理所的胡勇勝教授等。

表1 連續七年在材料或化學領域進入科睿唯安高被引名單的中國內地學者

圖1 上述學者的相關研究領域

由于文章篇幅限制，接下來我們先介紹一部分高被引科學家的近期代表性工作。

李亞棟

李亞棟院士是清華大學化學系教授。1986年畢業于安徽師范大學化學系，1991年、1998年先后獲碩士、博士學位。曾先后于2001年、2008年獲國家自然科學獎二等獎。2011年當選為中國科學院院士，2014年當選發展中國家科學院院士。目前擔任學術期刊《Nano Research》與《Science China Materials》的主編。李亞棟院士主要從事無機納米材料合成化學研究，目前致力于挑戰金屬團簇、單原子催化劑以期實現非貴金屬替代貴金屬催化劑、探索實現催化新反應，解決催化劑均相催化異相化與工業化技術難題。

1. 單原子銠/氮摻雜碳電催化劑用于甲酸氧化。Nat. Nanotech., 2020, 15, 390–397.

簡介：為了滿足潛在應用的需求，探索具有超高質量活性和抗CO毒化的新的甲酸氧化催化劑非常重要。在這里，作者們成功地在N摻雜碳（SA-Rh / CN）上合成了原子分散的Rh，并發現SA-Rh / CN對甲酸氧化具有良好的電催化性能。盡管Rh / C的活性較低，但與現有最好的Pd / C和Pt / C相比，其質量活性分別提高了28倍和67倍。有趣的是，SA-Rh / CN對CO毒化的耐受性大大增強，并且SA-Rh / CN中的Rh原子經過長期測試后仍能抵抗燒結，從而具有出色的催化穩定性。密度泛函理論計算表明，甲酸鹽路線對SA-Rh / CN更為有利。根據計算，產生CO的高能壘以及與CO的相對困難的結合共同導致其對CO的耐受性較好。

圖2?材料合成策略與相關表征。

?江雷

江雷院士于1987年畢業于吉林大學物理系固體物理專業，1990年獲該校化學系碩士學位，1992年至1994年日本東京大學中日聯合培養博士，1994年回國后獲吉林大學博士學位。著名納米材料專家，中科院化學研究所研究員、博士生導師，曾先后擔任國家納米中心首席科學家、國家科技部863計劃納米科技專項總體專家組組長、日本神奈川科學院研究員；現任北京航空航天大學化學與環境學院院長。2015年開始任中科院理化技術研究所研究員。2009年當選中國科學院院士。2012年當選為第三世界科學院院士。

江雷院士主要從事交叉科學領域仿生智能界面材料的合成與制備的研究工作,主要涉及仿生特殊浸潤性材料、仿生離子通道、仿生能源、仿生輕質高強等方面的研究。通過對多種生物體表面特殊浸潤性的研究，揭示了生物體表面超疏水性的機理，為相關仿生界面及智能材料的設計制備提供了依據；成功地制備超雙疏/超雙親仿生特殊浸潤性界面材料,并實現多功能化；提出了“納米界面材料的二元協同效應”，研制出對單一或多重外部刺激具有超疏水/超親水可逆轉變的“開關材料”。進一步將單一物性（浸潤）的二元設計理念推廣到其它物性體系，提出了仿生智能多尺度界面材料的設計方案，為仿生界面材料體系的發展提供了新方法。研究成果系統地闡述了特殊浸潤性材料的設計思想和制備方法，撰寫兩部專著 《仿生智能納米界面材料》 和 《Bioinspired Intelligent Nanostructured Interfacial Materials》。

2. 仿生納米多孔膜高效捕獲“藍色能源”。Bioinspired Nanoporous Membrane for Salinity Gradient Energy Harvesting.Joule, 2020, 4, 2244-2248。

簡介： 為了利用具有鹽度差的溶液中蘊含的能量，學界目前采用兩種以膜科學為基礎的鹽差能轉化技術。一種是壓力延遲滲透（pressure-retarded osmosis，PRO），另一種為反向電滲析（reverse electrodialysis，RED）。要想實現高效的鹽差能源獲取，那就必須保證所用的膜具有特定的離子選擇性，合適的滲透性，高效的能量轉換以及輸出功率密度。

本文中作者們綜述了近年來納米流體器件取得的成就，并且提出了對該領域發展的展望。關于實際應用過程中的污垢和堵塞問題。從生物有機體中獲得靈感，可以設計得到具有低水摩擦或涂層生物粘附層的膜材料。針對強化膜的可擴展性和堅固性，工程學、材料學、生物、化學和物理等學科都將在該領域發揮重要作用。對于平衡膜的選擇性和滲透性，可以根據離子超快傳輸原理，基于不同的化學物質設計合成孔均勻可控的分子材料從而提高膜的效率和功率密度。另外，在小型能源供應設備，如起搏器植入材料、智能穿戴設備和智能紡織品以及DNA測序、生物傳感、水凈化、過濾以及鹽淡化等領域中，納米多孔膜都會起到至關重要的作用。

圖3 對稱結構的離子交換膜與具有不對稱孔結構的仿生納米膜。

俞書宏

俞書宏院士是中國科技大學化學與材料科學學院教授、副院長，合肥微尺度物質科學國家實驗室納米材料與化學研究部執行主任。1988年獲得合肥工業大學無機專業學士學位；1991年獲得上海化學工業研究院碩士學位；1998年獲得中國科學技術大學化學系無機化學專業博士學位；2002年入選中國科學院引進海外杰出人才；2003年獲得國家杰出青年科學基金資助；2010年擔任國家重大科學研究計劃首席科學家。2013年當選英國皇家化學會會士。2019年11月22日，當選中國科學院院士。研究方向包括：仿生高性能納米復合結構材料、自組裝及應用；聚合物控制晶化與模擬生物礦化；多功能納米材料的模板誘導合成和組裝技術；新型無機-有機雜化材料的制備、性能與組裝體功能；面向能源、環境領域應用的新型碳材料的制備和能量存儲；納米材料的光、電、磁性能調控和納米催化效應等。

3. 半導體納米棒中的區域選擇性磁化。N Nanotech., 2020, 15, 192-197.

圖4 Zn_xCd_1?xS-Ag₂S/Au@Fe₃O₄?heteronanorods的結構表征。

簡介：手性（一種物體的特性，可以從其鏡像中區分出來）在化學和生物學領域引起廣泛關注。一維半導體的區域選擇性磁化可實現室溫下的各向異性磁化，以及對自旋極化的控制。這是自旋電子學和量子計算技術所需要的必不可少的特性。為了實現定向的磁光功能，必須在母納米棒上的目標位置實現磁性單元的生長。然而，對于具有大晶格失配的材料，這種挑戰仍待解決。在這里，作者們報告了納米棒的區域選擇性磁化，其獨立于晶格失配的是通過緩沖中間催化層，該中間催化層修飾了界面能，并促進了其他不相容材料的區域選擇性生長。使用這種策略，作者們將具有獨特晶格，化學成分和磁性的材料相結合，即磁性成分（Fe₃O₄）和一系列在特定位置吸收紫外和可見光譜的半導體納米棒。所產生的異源異戊二烯顯示出由位置特定磁場誘導的光學活性。此處提出的區域選擇性磁化策略為設計用于手性和自旋電子學的光學活性納米材料提供了一條途徑。

郭少軍

郭少軍，2001年就讀于吉林大學化學學院，2005年保送到中國科學院長春應用化學研究所。2010年12月獲分析化學博士學位，而后在美國布朗大學化學系從事博士后研究。2013年6月前往美國洛斯-阿拉莫斯（LANL）國家實驗室任奧本海默杰出學者。2019年起任北京大學工學院研究員、副教授。2019年9月20日，榮獲“科學探索獎”，肯定他在燃料電池和氫能催化新材料探索與催化性能調控領域的成績，鼓勵他在燃料電池關鍵新材料與膜電極高性能化方面取得突破。

4. 用于氧還原的PdMo雙金屬烯。Nature, 2019, 574, 81.

圖5 PdMo雙金屬烯的形貌結構和組分。

簡介：北京大學郭少軍教授課題組在Nature上發表了一種新型的超高活性ORR催化劑。在這里，作者們證明PdMo雙金屬納米片（一種高度彎曲且亞納米級厚度的金屬納米片形式的鈀鉬合金）是一種有效且穩定的堿性電解質中ORR和OER的電催化劑。作為鋅空氣和鋰空氣電池的陰極，PdMo雙金屬片的薄層結構可實現較大的電化學活性表面積（每克鈀138.7平方米）以及高原子利用率，該雙金屬烯的質量活性分別比市售Pt /C和Pd/C催化劑高78倍和327倍，并且在30,000個循環后幾乎沒有衰減。

陳永勝

陳永勝教授于1997年在加拿大維多利亞大學（University of Victoria）取得博士學位。之后于美國肯特基大學(University of Kentucky)及加州大學洛杉磯分校（UCLA）師從國際著名的納米材料專家Dr. Haddon 及Dr. Wudl從事博士后工作，后曾任職于加州大學圣地亞哥分校（UCSD）。于2003年5月被聘為南開大學特聘教授。創建了“碳納米材料和器件”研究組，主要從事碳納米材料及有機與高分子功能材料和器件方面的研究。研究方向包括1. 納米碳管的合成及應用，2. 單層石墨的合成與應用，3. 基于納米碳管及單層石墨的復合/加強多功能材料及器件，4. 有機高分子功能材料及器件。主持了國家自然科學基金、科技部納米重大專項(973子項目)、863納米重大專項、博士點基金和天津市重點基金等項目。

5. 通過微調小分子受體的側鏈，實現有機太陽能電池中高效穩定的形貌。Chem. Mater., 2020, 32, 2593-2604.

圖6 分子的化學結構以及吸收光譜和相應的能帶結構。

簡介：低成本有機太陽能電池的效率和穩定性都是滿足有機光伏（OPV）商業化要求的核心組件。此外，活性材料的化學結構和形態及其對效率和穩定性的影響之間的關系仍然不確定。另外，即使當施加在活性層中的材料的化學結構特別相同或相似時，活性層的動力學和熱力學形態狀態也會對效率和穩定性產生巨大影響。在這里，使用具有相似主鏈結構的兩個受體-供體-受體（AD-A）型小分子受體（SMA）系列，作者們證明了微調化學結構與其溶液和固態性質的相關性，進而在設備效率和穩定性方面導致明顯不同的行為。這也部分是由于這種精細的化學結構調節導致的不同形態狀態。結果表明，要實現并導致高效和穩定，就需要在分子聚集和有序的堆積形態之間達到微妙的平衡。因此，在這兩個分子系列中，具有最佳長度和側鏈位阻的UF-EH-2F在其相應的裝置中獲得了優越的形態，其形態“有效態”和“穩定態”幾乎重疊，從而帶來最高的效率（功率轉換效率，PCE = 13.56％）和最佳的穩定性。我們的結果表明，通過微調有機太陽能電池活性材料的化學結構，極有可能同時達到高效率和穩定性所需的形態狀態。

胡勇勝

胡勇勝研究員于2001年在武漢理工大學材料學院獲碩士學位，2004年中科院物理研究所獲博士學位。曾先后到德國Max-Planck固體研究所做博士后和Principal researcher（2004-2007），美國加州大學圣芭芭拉分校從事博士后研究（2007-2008）。2008年回物理所工作。近年來主要致力于儲能材料和儲能器件研究，主要研究方向包括固態離子學和鈉離子二次電池關鍵材料等，先后承擔了國家科技部863創新團隊、國家基金委優秀青年基金等項目，已授權中國發明專利21項。所獲榮譽與獎勵包括第十四屆中國青年科技獎（2016）、科技部中青年科技創新領軍人才（2016）、茅以升科學技術獎--北京青年科技獎（2015）、國際電化學學會Tajima Prize（2015）、入選英國物理學會會士/英國皇家化學學會會士等。主要研究方向為：新能源材料與器件及其相關基礎科學問題。包括：1．能量存儲與轉換器件（鈉離子電池、鋰離子電池、超級電容器等）；2．納米離子學（離子/電子在納米尺度上的輸運、存儲與反應問題）；3．光電一體化能源系統。

6. 鈉離子電池層狀氧化物材料的合理設計。Science, 2020, 370, 708-711.

圖7 陽離子電勢及其在Na離子層狀氧化物中的用途。

?簡介：作者們引入“陽離子勢”來描述層狀材料的相互作用，從而實現了預測層狀材料的堆積結構。作者們從合理設計出發，制備了性能更為優越的層狀電極材料。這說明堆積結構決定了功能，這種具有普適性的概念與方法為堿金屬層狀氧化物作為電池電極材料的應用提供了新的設計思路和解決方案。

本文由踏浪供稿。

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