连续七年入选化学与材料领域高被引科学家的中国学者

在科睿唯安的官方网站上写着这么一句话：过去的十年，在全球800多万研究人员当中，仅有不超过1%的研究人员发表了数篇该年度及研究领域全球被引次数排名前1%的论文，这些科研菁英是拓展人类知识前沿、创新和进步最具影响力的贡献者。自2001年起，科睿唯安的书目计量专家依据独有且备受信赖的Web of Science引文资料识别极具影响力的科研人员，他们是高被引学者Highly Cited Researchers。科学信息研究所高级分析师David Pendlebury表示：“知识竞赛最终取决于在人才上的投入”。

近年来，中国内地学者进入榜单的人数持续增加，2019年，中国内地已超越英国成为全球第二大“高被引科学家”集聚地。2020年，中国内地入选科学家上升到770人次，全球占比已达到12.1%。

2020年中国内地入选材料与化学领域科睿唯安高被引科学家的总数达到163人次。但是能够连续七年入选此榜单的科学家就屈指可数了。这些科学家的研究成果可以长期在学界产生广泛的影响，从侧面反映了科学家工作的引领性与重要性以及所处研究领域的前沿性和活跃性。根据不完全统计，在过去七年中国内地学者在材料或者化学领域连续进入高被引名单的有：清华大学李亚栋院士，中科院化学所的万立骏院士、李永舫院士与刘云圻院士，中科院金属所成会明院士，中科院理化技术研究所的江雷院士，中科大的俞书宏院士，复旦大学的赵东元院士、李富友教授、施章杰教授，湖南大学谭蔚泓院士，中山大学陈小明院士，华东理工田禾院士，华南理工的高松院士、曹镛院士，武汉理工的余家国教授，南开大学的陈永胜教授，北京大学的郭少军教授，中科院物理所的胡勇胜教授等。

表1 连续七年在材料或化学领域进入科睿唯安高被引名单的中国内地学者

图1 上述学者的相关研究领域

由于文章篇幅限制，接下来我们先介绍一部分高被引科学家的近期代表性工作。

李亚栋

李亚栋院士是清华大学化学系教授。1986年毕业于安徽师范大学化学系，1991年、1998年先后获硕士、博士学位。曾先后于2001年、2008年获国家自然科学奖二等奖。2011年当选为中国科学院院士，2014年当选发展中国家科学院院士。目前担任学术期刊《Nano Research》与《Science China Materials》的主编。李亚栋院士主要从事无机纳米材料合成化学研究，目前致力于挑战金属团簇、单原子催化剂以期实现非贵金属替代贵金属催化剂、探索实现催化新反应，解决催化剂均相催化异相化与工业化技术难题。

1. 单原子铑/氮掺杂碳电催化剂用于甲酸氧化。Nat. Nanotech., 2020, 15, 390–397.

简介：为了满足潜在应用的需求，探索具有超高质量活性和抗CO毒化的新的甲酸氧化催化剂非常重要。在这里，作者们成功地在N掺杂碳（SA-Rh / CN）上合成了原子分散的Rh，并发现SA-Rh / CN对甲酸氧化具有良好的电催化性能。尽管Rh / C的活性较低，但与现有最好的Pd / C和Pt / C相比，其质量活性分别提高了28倍和67倍。有趣的是，SA-Rh / CN对CO毒化的耐受性大大增强，并且SA-Rh / CN中的Rh原子经过长期测试后仍能抵抗烧结，从而具有出色的催化稳定性。密度泛函理论计算表明，甲酸盐路线对SA-Rh / CN更为有利。根据计算，产生CO的高能垒以及与CO的相对困难的结合共同导致其对CO的耐受性较好。

图2 材料合成策略与相关表征。

 江雷

江雷院士于1987年毕业于吉林大学物理系固体物理专业，1990年获该校化学系硕士学位，1992年至1994年日本东京大学中日联合培养博士，1994年回国后获吉林大学博士学位。著名纳米材料专家，中科院化学研究所研究员、博士生导师，曾先后担任国家纳米中心首席科学家、国家科技部863计划纳米科技专项总体专家组组长、日本神奈川科学院研究员；现任北京航空航天大学化学与环境学院院长。2015年开始任中科院理化技术研究所研究员。2009年当选中国科学院院士。2012年当选为第三世界科学院院士。

江雷院士主要从事交叉科学领域仿生智能界面材料的合成与制备的研究工作,主要涉及仿生特殊浸润性材料、仿生离子通道、仿生能源、仿生轻质高强等方面的研究。通过对多种生物体表面特殊浸润性的研究，揭示了生物体表面超疏水性的机理，为相关仿生界面及智能材料的设计制备提供了依据；成功地制备超双疏/超双亲仿生特殊浸润性界面材料,并实现多功能化；提出了“纳米界面材料的二元协同效应”，研制出对单一或多重外部刺激具有超疏水/超亲水可逆转变的“开关材料”。进一步将单一物性（浸润）的二元设计理念推广到其它物性体系，提出了仿生智能多尺度界面材料的设计方案，为仿生界面材料体系的发展提供了新方法。研究成果系统地阐述了特殊浸润性材料的设计思想和制备方法，撰写两部专著 《仿生智能纳米界面材料》 和 《Bioinspired Intelligent Nanostructured Interfacial Materials》。

2. 仿生纳米多孔膜高效捕获“蓝色能源”。Bioinspired Nanoporous Membrane for Salinity Gradient Energy Harvesting.Joule, 2020, 4, 2244-2248。

简介： 为了利用具有盐度差的溶液中蕴含的能量，学界目前采用两种以膜科学为基础的盐差能转化技术。一种是压力延迟渗透（pressure-retarded osmosis，PRO），另一种为反向电渗析（reverse electrodialysis，RED）。要想实现高效的盐差能源获取，那就必须保证所用的膜具有特定的离子选择性，合适的渗透性，高效的能量转换以及输出功率密度。

本文中作者们综述了近年来纳米流体器件取得的成就，并且提出了对该领域发展的展望。关于实际应用过程中的污垢和堵塞问题。从生物有机体中获得灵感，可以设计得到具有低水摩擦或涂层生物粘附层的膜材料。针对强化膜的可扩展性和坚固性，工程学、材料学、生物、化学和物理等学科都将在该领域发挥重要作用。对于平衡膜的选择性和渗透性，可以根据离子超快传输原理，基于不同的化学物质设计合成孔均匀可控的分子材料从而提高膜的效率和功率密度。另外，在小型能源供应设备，如起搏器植入材料、智能穿戴设备和智能纺织品以及DNA测序、生物传感、水净化、过滤以及盐淡化等领域中，纳米多孔膜都会起到至关重要的作用。

图3 对称结构的离子交换膜与具有不对称孔结构的仿生纳米膜。

俞书宏

俞书宏院士是中国科技大学化学与材料科学学院教授、副院长，合肥微尺度物质科学国家实验室纳米材料与化学研究部执行主任。1988年获得合肥工业大学无机专业学士学位；1991年获得上海化学工业研究院硕士学位；1998年获得中国科学技术大学化学系无机化学专业博士学位；2002年入选中国科学院引进海外杰出人才；2003年获得国家杰出青年科学基金资助；2010年担任国家重大科学研究计划首席科学家。2013年当选英国皇家化学会会士。2019年11月22日，当选中国科学院院士。研究方向包括：仿生高性能纳米复合结构材料、自组装及应用；聚合物控制晶化与模拟生物矿化；多功能纳米材料的模板诱导合成和组装技术；新型无机-有机杂化材料的制备、性能与组装体功能；面向能源、环境领域应用的新型碳材料的制备和能量存储；纳米材料的光、电、磁性能调控和纳米催化效应等。

3. 半导体纳米棒中的区域选择性磁化。N Nanotech., 2020, 15, 192-197.

图4 Zn_xCd_1−xS-Ag₂S/Au@Fe₃O₄ heteronanorods的结构表征。

简介：手性（一种物体的特性，可以从其镜像中区分出来）在化学和生物学领域引起广泛关注。一维半导体的区域选择性磁化可实现室温下的各向异性磁化，以及对自旋极化的控制。这是自旋电子学和量子计算技术所需要的必不可少的特性。为了实现定向的磁光功能，必须在母纳米棒上的目标位置实现磁性单元的生长。然而，对于具有大晶格失配的材料，这种挑战仍待解决。在这里，作者们报告了纳米棒的区域选择性磁化，其独立于晶格失配的是通过缓冲中间催化层，该中间催化层修饰了界面能，并促进了其他不相容材料的区域选择性生长。使用这种策略，作者们将具有独特晶格，化学成分和磁性的材料相结合，即磁性成分（Fe₃O₄）和一系列在特定位置吸收紫外和可见光谱的半导体纳米棒。所产生的异源异戊二烯显示出由位置特定磁场诱导的光学活性。此处提出的区域选择性磁化策略为设计用于手性和自旋电子学的光学活性纳米材料提供了一条途径。

郭少军

郭少军，2001年就读于吉林大学化学学院，2005年保送到中国科学院长春应用化学研究所。2010年12月获分析化学博士学位，而后在美国布朗大学化学系从事博士后研究。2013年6月前往美国洛斯-阿拉莫斯（LANL）国家实验室任奥本海默杰出学者。2019年起任北京大学工学院研究员、副教授。2019年9月20日，荣获“科学探索奖”，肯定他在燃料电池和氢能催化新材料探索与催化性能调控领域的成绩，鼓励他在燃料电池关键新材料与膜电极高性能化方面取得突破。

4. 用于氧还原的PdMo双金属烯。Nature, 2019, 574, 81.

图5 PdMo双金属烯的形貌结构和组分。

简介：北京大学郭少军教授课题组在Nature上发表了一种新型的超高活性ORR催化剂。在这里，作者们证明PdMo双金属纳米片（一种高度弯曲且亚纳米级厚度的金属纳米片形式的钯钼合金）是一种有效且稳定的碱性电解质中ORR和OER的电催化剂。作为锌空气和锂空气电池的阴极，PdMo双金属片的薄层结构可实现较大的电化学活性表面积（每克钯138.7平方米）以及高原子利用率，该双金属烯的质量活性分别比市售Pt /C和Pd/C催化剂高78倍和327倍，并且在30,000个循环后几乎没有衰减。

陈永胜

陈永胜教授于1997年在加拿大维多利亚大学（University of Victoria）取得博士学位。之后于美国肯特基大学(University of Kentucky)及加州大学洛杉矶分校（UCLA）师从国际著名的纳米材料专家Dr. Haddon 及Dr. Wudl从事博士后工作，后曾任职于加州大学圣地亚哥分校（UCSD）。于2003年5月被聘为南开大学特聘教授。创建了“碳纳米材料和器件”研究组，主要从事碳纳米材料及有机与高分子功能材料和器件方面的研究。研究方向包括1. 纳米碳管的合成及应用，2. 单层石墨的合成与应用，3. 基于纳米碳管及单层石墨的复合/加强多功能材料及器件，4. 有机高分子功能材料及器件。主持了国家自然科学基金、科技部纳米重大专项(973子项目)、863纳米重大专项、博士点基金和天津市重点基金等项目。

5. 通过微调小分子受体的侧链，实现有机太阳能电池中高效稳定的形貌。Chem. Mater., 2020, 32, 2593-2604.

图6 分子的化学结构以及吸收光谱和相应的能带结构。

简介：低成本有机太阳能电池的效率和稳定性都是满足有机光伏（OPV）商业化要求的核心组件。此外，活性材料的化学结构和形态及其对效率和稳定性的影响之间的关系仍然不确定。另外，即使当施加在活性层中的材料的化学结构特别相同或相似时，活性层的动力学和热力学形态状态也会对效率和稳定性产生巨大影响。在这里，使用具有相似主链结构的两个受体-供体-受体（AD-A）型小分子受体（SMA）系列，作者们证明了微调化学结构与其溶液和固态性质的相关性，进而在设备效率和稳定性方面导致明显不同的行为。这也部分是由于这种精细的化学结构调节导致的不同形态状态。结果表明，要实现并导致高效和稳定，就需要在分子聚集和有序的堆积形态之间达到微妙的平衡。因此，在这两个分子系列中，具有最佳长度和侧链位阻的UF-EH-2F在其相应的装置中获得了优越的形态，其形态“有效态”和“稳定态”几乎重叠，从而带来最高的效率（功率转换效率，PCE = 13.56％）和最佳的稳定性。我们的结果表明，通过微调有机太阳能电池活性材料的化学结构，极有可能同时达到高效率和稳定性所需的形态状态。

胡勇胜

胡勇胜研究员于2001年在武汉理工大学材料学院获硕士学位，2004年中科院物理研究所获博士学位。曾先后到德国Max-Planck固体研究所做博士后和Principal researcher（2004-2007），美国加州大学圣芭芭拉分校从事博士后研究（2007-2008）。2008年回物理所工作。近年来主要致力于储能材料和储能器件研究，主要研究方向包括固态离子学和钠离子二次电池关键材料等，先后承担了国家科技部863创新团队、国家基金委优秀青年基金等项目，已授权中国发明专利21项。所获荣誉与奖励包括第十四届中国青年科技奖（2016）、科技部中青年科技创新领军人才（2016）、茅以升科学技术奖--北京青年科技奖（2015）、国际电化学学会Tajima Prize（2015）、入选英国物理学会会士/英国皇家化学学会会士等。主要研究方向为：新能源材料与器件及其相关基础科学问题。包括：1．能量存储与转换器件（钠离子电池、锂离子电池、超级电容器等）；2．纳米离子学（离子/电子在纳米尺度上的输运、存储与反应问题）；3．光电一体化能源系统。

6. 钠离子电池层状氧化物材料的合理设计。Science, 2020, 370, 708-711.

图7 阳离子电势及其在Na离子层状氧化物中的用途。

 简介：作者们引入“阳离子势”来描述层状材料的相互作用，从而实现了预测层状材料的堆积结构。作者们从合理设计出发，制备了性能更为优越的层状电极材料。这说明堆积结构决定了功能，这种具有普适性的概念与方法为碱金属层状氧化物作为电池电极材料的应用提供了新的设计思路和解决方案。

本文由踏浪供稿。

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