数理科学奖

受限条件下液态/固态水的微观形态和物理特性

摘要:
  水对人类生存及自然环境变化有着重要影响,水的形态和物性研究一直吸引着人们的广泛兴趣。王恩哥与合作者在原子/分子层次上系统研究了受限条件下液态和固态水的微观形态及特性。他们在二氧化硅表面预言了一种新的结构二维镶嵌冰,获实验证实。首次提出了一个可以定量表示冰表面结构的新序参量,证明冰表面与已知的体内情况不同,氢核排列更加有序,而且温度不会导致其发生有序-无序相变,这对揭示冰的许多反常现象提供了基本依据。在研究中发现并证明:序参量高的冰表面更有利于吸附水分子,从微观尺度上揭示了冰的形核过程;有效电场会引起冰表面存在大量的缺陷,这些缺陷通过多米诺效应是导致在零度下冰表面发生预融化的物理原因;冰表面缺陷容易形成小分子俘获反应中心,加深理解了云层颗粒物对环境变化的影响。还证明了简单金属表面单层水网络由强、弱两种不同氢键构成,发展了描述其亲疏水性规律的微观图像,解释了实验观测。上述一系列工作对加深理解受限水的基本物理现象和规律有重要意义。


王恩哥,物理学家,中国科学院院士,发展中国家科学院院士,美国物理学会Fellow,英国物理学会Fellow。

1957年出生于沈阳。1990年在北京大学物理系获博士学位。1990年至1991年中国科学院物理研究所博士后。1991年至1995年法国里尔表面与界面实验室和美国休斯顿大学博士后、副研究员。1995年至2009年中国科学院物理研究所研究员,期间任中国科学院物理研究所所长(1999-2007);北京凝聚态物理国家实验室(筹)主任(2004-2009);中国科学院副秘书长、研究生院常务副院长(2008-2009)。2009年至今北京大学教授,期间任北京大学研究生院院长、物理学院院长(2009-2011);北京大学副校长、教务长(2011-2012);北京大学常务副校长、教务长(2012-2013); 2013年3月-2015年2月任北京大学校长;2013年2月至今任中国科学院副院长、党组成员;2014年6月至今任中国科学院数学物理学部主任。

主要从事凝聚态物理研究,在纳米新材料探索及其物理特性、原子尺度上的表面生长动力学以及受限条件下水的复杂形态等方面做出了有重要影响的工作。已在国际学术期刊上发表论文280余篇,其中在Science, Nature,PNAS, Physics Review Letters, J. Am. Chem. Soc上发表论文40余篇,论文被SCI引用大于7000次,h因子49,在国际学术会议上做邀请报告80余次,获国家发明专利6项。 曾获国家自然科学二等奖两次(第一完成人,2004和2011)、第三世界科学院物理奖、德国洪堡研究奖、何梁何利科技进步奖、亚洲计算材料科学成就奖、世界华人物理学会“亚洲成就奖”、“十佳全国优秀科技工作者”称号、周培源物理奖等。