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一、凝聚态物理学科建设现状 我院的凝聚态物理学科点是省级特色重点学科。本学科组的学科带头人是邓明森老师。本学科现共有教师26人，其中具有正高职称的有5人，具有副高职称的有11人，具有博士、硕士学位的有21人。近三年来，本学科组成员取得了较为丰硕的研究成果。共发表学术论文42篇，其中有16篇被SCI收录；获得专利1项；目前共承担科研项目19项，其中国家级项目4项，省部级项目10项。本学科现有的科研基地有：贵州省纳米材料模拟与计算重点实验室，贵州省凝聚态材料与大分子模拟高性能计算平台，分子光谱学实验室、复杂系统与信息物理实验室、近代物理实验室、普通物理实验室。 本学科的主要研究方向有：分子纳米电子学与生物电子学、凝聚态材料的光电特性和纳米能源材料设计。 二、凝聚态物理学科优势研究方向 凝聚态物理学是当今物理学最大也是最重要的分支学科之一。研究由大量微观粒子(原子、分子、离子、电子)组成的凝聚态物质的微观结构、粒子间的相互作用、运动规律及其物质性质与应用的科学。它是以固体物理学为主干，进一步拓宽研究对象，深化研究层次形成的学科。其研究对象除了晶体、非晶体与准晶体等固体物质外，还包括稠密气体、液体以及介于液体与固体之间的各种凝聚态物质，内容十分广泛。其研究层次，从宏观、介观到微观，进一步从微观层次统一认识各种凝聚态物理现象；物质维数，从三维到低维和分数维；结构从周期到非周期和准周期，完整到不完整和近完整；外界环境从常规条件到极端条件和多种极端条件交叉作用，等等，形成了比固体物理学更深刻更普遍的理论体系。 经过半个世纪的发展，凝聚态物理学已成为物理学中最重要、最丰富和最活跃的分支学科，在诸如半导体、磁学、超导体等许多学科领域中的重大成就已在当代高新科学技术领域中起关键性作用，为发展新材料、新器件和新工艺提供了科学基础。前沿研究热点层出不穷，新兴交叉分支学科不断出现，是凝聚态物理学科的一个重要特点；与生产实践密切联系是它的另一重要特点，许多研究课题经常同时兼有基础研究和开发应用研究的性质，研究成果可望迅速转化为生产力。 本学科目前已有的和重点建设的研究方向有以下几个方面： 1、分子纳米电子学与生物电子学 凝聚态物理与材料科学的重要课题之一是寻找具有优异的力学、电学、磁学性能于一体的新型材料，以满足国民生产和生活中提出的具备更高性能的物质基础。30多年来，微电子技术的革命极大地促进了信息技术的迅猛发展，人们对信息的处理速度要求越来越快，要求处理的信息量越来越大，而器件的小型化是经过证明的解决这类问题的有效途径。因此，在全世界范围内寻找新型、廉价、集成度高、能耗小的器件替换技术已经成了具有战略性意义的研究活动之一，而分子器件正是这种潜在的替换技术之一。 随着实验技术的进展与不同理论方法的涌现，科学家们对分子器件中的导电过程的理解越来越深入，越来越多的新的现象逐渐被观察与预测。这些新的现象赋予了分子结更多的复杂性与物理内容，也带来了很多新的可能的应用。近年来，利用对分子器件导电能力以及影响因素越来越深刻的理解，科学家们发展了一些基于分子器件的生物传感技术。例如，基于石墨烯的细菌和DNA传感器，基于碳纳米管的绳球技术监测血糖浓度，这种传感器相对于传流的传感器在探测浓度和范围有突破性的进展，这些进展对生物医学以及个性化医疗的发展意义非常重大。 本研究方向是贵州省纳米材料模拟与计算重点实验室的主要研究方向，目前在研的包括国家自然科学基金在内的省部级以上科研项目6项。 2、凝聚态材料的光电特性 随着全球能源和环境问题日益严峻，开发低能耗和微型化元器件成为了新一代信息技术、新能源、节能照明等高技术产业的发展目标，这对新材料的研究与开发提出了现实的需求。纳米材料由于其固有的量子化结构而表现出丰富的电、磁、光特性，早已成为信息与能源技术的物质载体的最佳选择之一。而纳米材料中一个最有潜力的发展方向，便是组合具有特定构型和量子特性的纳米结构，在复合纳米材料中协同优异的物理机制与功能，实现材料技术与器件一体化。目前纳米光电复合材料已经成为发展最快的高新产业之一，市场规模在2009年已达到3000亿美元。围绕贵州省的“工业强省”发展战略，贵州省纳米材料模拟与计算重点实验室确立了纳米光电复合材料研究项目，并依托项目凝聚人才建设科技创新人才团队。 3、纳米能源材料设计 我国80%的电力供应来自于火电，发电效率在40%以下，即使是综合利用后总的热利用率也在60%左右，剩下的热量已废热的形式排往大气。除此之外，涡轮、汽车引擎、工厂也[排放大量的废热到环境中，在某种程度上加剧了全球性气候变暖。如果能把排放到环境中废热转化为电力将有助于对抗全球气候变暖。太阳能电池板在运行过程中会变得很热且效率下降。如果使用某种手段收集热量并将其变成电能，在冷却电池板的同时产生更多电能，可以进一步提高把光能转换为电能的效率。热电材料的研发为这个设想提供了可能性。热电材料能把热能直接转化为电能，也能反过来用电制冷。用热电材料制成的制冷设备直接把热能泵到环境中，没有常规制冷器械所用的压缩部件，不需要制冷济，也不需要更多的维护工作，安静而又可靠。 本研究方向是贵州省纳米材料模拟与计算重点实验室的主要研究方向，目前在研的省部级以上科研项目3项。我们将采用理论实验相结合的办法来研究热点材料与燃料电池。 |