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中国纳米技术的开拓者:院士之师钱逸泰!了解早一批研究纳米材料的科学家!节日快乐!


他是中国最早一批研究纳米材料的科学家。


他的团队开辟了溶剂热合成法,为纳米材料的合成拓宽了道路,指引了无数后学。


他的弟子中,3人已当选为中科院院士,6人被评为长江学者,9人获得国家杰出杰青基金,7人入选中科院百人计划,2人获得优秀青年科学基金。


他就是中科院院士:钱逸泰


江苏地区钱氏家族,自古以来文人武将辈出,现当代又涌现出无数国学大师和科学家。譬如我们所熟悉的钱谦益、钱穆、钱钟书,钱学森、钱伟长、钱三强、钱永健等等。


1941年,钱氏家族的新成员钱逸泰在无锡出生。

1962年,毕业于山东大学化学系。

1982年,前往美国布朗大学访问。



1985年4月,钱逸泰结束在布朗大学的访问,回到中国科学技术大学,正式开始独立从事科研。


回国时,他拥有的只是7000元科研启动费,加上一间20平方米的实验室。


经过文献调研和对校内科研方向的了解,钱逸泰决定要从学科交叉开始科研之旅。


在张其瑞教授建议下,他把第一个目标锁定在寻找新的超导体。



当时,超导体临界温度最高在23K,新超导体的合成研究主要有两个方向:一是长链的高分子材料,二是氧化物超导体。


在美国访问期间,钱逸泰主要从事催化剂的固体化学反应过程方面的研究,因此他决定从新型氧化物超导体开始。


确定了研究方向,那就开始干吧!


他选择了一个Li-Ti-O体系,但是这个硬骨头真的是太难啃了,太难合成。他又选择了一个Ba-Pb-Bi-O体系,虽然做出来了,可是超导温度提高不大。


也就是说,热火朝天的做了半年实验,却没有什么很重要的进展。


就在这时候,国际上BaLaCuO超导体的成果发布,引发新一轮热潮。基金委增拨了5万元经费,给予他们很大的鼓励。


就这样,他们坚持了下来,做了七年,取得了诸多进展。



杨培东


值得一提的是,美国两院院士杨培东在中科大读本科期间,就是在钱逸泰课题组进行超导研究。这为他后来去哈佛大学C M Lierber课题组攻读博士学位奠定了一定基础。因为,Lierber当时的主攻方向也是超导,杨培东博士早期的工作也主要是关于超导研究。


在超导体系的科研中,新型超导材料的制备研究较为困难,整个科研越来越侧重于理论,因此有必要寻找新的科研方向。



Herbert Gleiter


那时候,纳米技术方兴未艾,德国格莱特教授正引领纳米技术的新潮。在葛庭燧院士的鼓励下,钱逸泰决定将研究方向拓展到纳米材料领域。


由于中科大学的钴源可以免费使用,经过一年多的研究之后,钱逸泰首次独立申请了科学基金“伽玛射线制备金属和合金纳米材料”。


考虑到实验室的博士生大多数是化学背景,做一些无机材料化学合成似乎更合适。经过调研,钱逸泰发现,做氧化物、硫化物的科学家人数多,水平高,一时很难赶上,最好从新的方向入手。


于是,他确定了一个全新研究方向:有机溶剂热反应制备非氧化物。在溶剂热法的探索道路上有两个博士生不得不提,一个是谢毅,一个是李亚栋。



谢毅(左)和李亚栋(右)


当时还是学生的谢毅和王文中首先开始Ⅲ-Ⅴ族化合物的非水体系热合成。他们做成了纳米磷化铟,也测出了量子尺寸效应。但是和前人研究相比,特色不够鲜明。


为了进一步加强特色,他们设想在合成Ⅲ-Ⅴ族化合物中加上氮化镓,这一想法提高了创新性也增加了风险性。果然,由于想法过于大胆,基金申请未通过。


还好,基金委考虑到申请的创新性,以“风险基金”方式资助了2万元经费。


1995年11月,谢毅和王文中终于克服重重困难,成功制备得到纳米结晶氮化镓。



但是,X光图上显示除了六方氮化镓相外还有两个杂质峰,直到1996年元月份,在电镜专家张庶元教授帮助下,鉴定并证实了两个杂质峰是属于岩盐型结构氮化镓的。



就这样,苯热合成纳米氮化镓的文章在1996年成功发表在Science杂志。审稿人给予了这样的评价:此文章有两个激动人心的成果,一是在非常低的温度下苯热合成了结晶氮化镓;二是观察到以前只在超高压下才出现的亚稳的立方岩盐型相。




由于在新铜氧化物超导材料的探索及在非氧化物纳米材料制备方面的工作,钱逸泰于1997年当选为中国科学院院士。



在有机溶剂热合成过程中,特别是用平面结构的苯作溶剂时,如果实验温度较高,经常会产生石墨。这样人们自然会想到如果立体结构的有机化合物被还原,是否会产生金刚石?


当时还是博士生的李亚栋开始了探索金刚石之路。经过艰苦的努力,最终用金属钠还原四氯 化碳,700℃下在高压釜中合成了金刚石。文章于1998年发表于Science杂志,并被美国化学会旗下的化学与工程新闻评价为“稻草变黄金”。



20世纪80年代,钱逸泰主要从事新型氧化物超导材料的探索。


运用结晶化学原理设计和发现了多种新超导体,发展了超导材料的制备科学:用溶胶法降低了制备温度,制成Hg系新超导体,在200℃以下水热合成铊系超导体;


20世纪90年代以来,钱逸泰主要从事纳米材料的合成。


将溶剂热合成技术发展成一种重要的固体合成方法,创造性地发展了有机相中的无机合成化学,实现了一系列新的有机相无机反应。


近年来,钱逸泰主要从事锂离子电池电极材料的化学制备,发展了纳米硅等电极材料的简单合成技术,并被Nature Materials作为亮点研究报道。钱逸泰院士团队有一篇相关工作,即将在Joule发表,敬请期待。



C. M. Lierber


越对比,我们越会发现,钱逸泰院士和美国哈佛大学的C.M. Lierber有很多相似的地方。



都是纳米技术先驱

都是国家科学院院士

都是从超导研究拓展到纳米技术研究

都是培养顶级科学家的摇篮


钱逸泰的学生中,最为人熟知的有四大弟子:谢毅、李亚栋、陈仙辉、俞书宏。其中,陈仙辉是超导领域的领军人物,而谢毅、李亚栋、俞书宏三人则已是国际纳米科技领域的顶尖人物。


截至2018年,钱逸泰培养了150多名博士生,90多名硕士生。其中,博士生李亚栋于2011年当选中国科学院院士;博士生谢毅于2013年当选为中国科学院院士;陈仙辉于2015年当选中国科学院院士;博士生陈乾旺2002年入选长江学者奖励计划特聘教授,博士生俞书宏2006年被评为长江学者奖励计划特聘教授;吴文彬2003年获得国家杰出青年基金;博士后崔勇2010年获得国家杰出青年基金;朱英杰、刘允萍、王文中、王成、莫茂松、刘兆平、沈国震7人入选中国科学院百人计划;陆军、邹贵付获得优秀青年科学基金资助;杨剑入选山东省泰山学者。(编者注:以上数据来源于网络,可能有疏漏,仅供参考)


实至名归

院士之师


祝钱逸泰院士

和天下所有老师


教师节快乐!


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