陈难先

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陈难先

陈难先(1937年10月— ),物理学家,中国科学院院士清华大学物理系教授、博士生导师。主要从事物理中的逆问题、材料物理中第一原理原子相互作用势研究及应用、稀土功能材料中的原子级模拟计算研究。生于上海,籍贯浙江杭州。1962年毕业于北京大学物理系。1984年获美国宾夕法尼亚大学电气工程与科学博士学位。1997年当选为中国科学院院士。

1962年北京大学物理系毕业,毕业后长期在北京钢铁学院工作。1980年作为访问学者赴美国宾夕法尼亚大学电气工程系进修,从事石墨和石墨插层化合物光学性质的研究。1984年获宾夕法尼亚大学科学博士学位。1986年任北京科技大学教授。曾任科技部材料微观结构模拟设计实验室主任,国家863计划功能材料专家组组长,中国物理学会和中国材料学会理事。1997年当选中国科学院数理学部院士。他在国际上明确提出玻色体系、费密体系和晶格及界面体系四大类逆问题,并给出了系统的解法和系列性的应用。Nature对他的工作曾有整版评论。1993年以《应用物理中逆问题》获国家自然科学奖二等奖,2007年以《凝聚态物理中逆问题》获何梁何利科学技术奖。

他在国际上明确提出玻色体系、费密体系和晶格及界面体系四大类逆问题,并给出了系统的解法和系列性的应用。Nature对他的工作曾有整版评论。1993年以《应用物理中逆问题》获国家自然科学奖二等奖,2007年以《凝聚态物理中逆问题》获何梁何利科学技术奖。

陈难先,主要从事固体界面声子谱与应用物理中逆问题的研究。主要成就集中在石墨插层化合物和应用物理逆问题的研究。第一个从第一原理出发算出石墨与锂石墨的各种光学性质及色散关系,并分析了等离子散发的起源。

对新型稀土化合物和半导体材料结构以及界面的研究有所突破。逆问题研究包括黑体辐射逆问题、由声子比热反溃声子能谱逆问题、晶体总热反溃原子部二体相互作用问题、费米体系能谱问题、单电子周期势反溃等效离子-电子相互作用问题等重要方面(其中有些方法是本人开创的),如第一个运用富氏卷积和数论中莫比乌斯变换得到问题的两种严格形式解。

建立的比热逆问题的普遍解,推广和统一了爱因斯坦解与德拜的解;黑体辐射逆问题的普遍解为遥感和天体物理学的应用提供了新方法。在核结构、电路分析幻方变换群、静电屏蔽、薄膜光学性质、调制法测焦点等方面都有过许多工作,曾发表各种论文几十篇。

1、建立了比热逆问题的普遍解,推广和统一了爱因斯坦解与德拜的解。1990年世界著名杂志Nature发表整版评论,认为这是开创性工作,方法巧妙得“帽子里变出兔子来一样”;这项工作在此基础上98年又有新的进展,登在国际著名杂志Physical Review上。同样方法还解决了黑体辐射逆问题,在天体物理中已有广泛应用。

2、在国际上开创用数论方法由结合能曲线得出原子间对势的简捷而严格的公式,并结合虚拟结构设计解决了一系列原子间、离子间和原子与离子间相互作用势的建立问题。并和国际先进软件平台接轨,建立了面向国家目标和有系列性、含自主原创性内容的科技部材料模拟设计实验室。

3、针对我国稀土资源丰富, 建立了国际上未曾解决的稀土原子相关的原子间相互作用势。对1:12,2:17,3:29等上百种新型稀土化合物的结构参数的计算得到了迄今为止最好的结果。并预测了4:41的结构特征,与中科院物理所合作在实验上作出了初步确认。这可能是中国在稀土化合物研究上突破的一个方向。在国际著名杂志上发表了关于新型稀土金属间化合物的原子级模拟的文章多篇。

4、建立了第一原理离子相互作用势的系统方法,并用分子动力学模拟高压相变和熔解等等,计算结果与实验符合。这类方法已推广到化合物半导体。

5、建立了以第一原理计算与数论反演为基础的界面两侧离子-原子间相互作用势的公式。

在国际上明确提出凝聚态物理和应用物理中玻色、费米及晶格三大类逆问题,并发展了独特而系统的方法。

陈难先工作早期的部分工作曾得到英国Nature杂志主编整版评论,认为是开创性工作,方法十分巧妙。

另外,PhysicalReview,PhysicsLetters等重要杂志也都有专门评述,命名陈难先定理。

1998年哈佛大学Bazant也有20多页专论,评论陈的一系列工作。

1998年开始,MIT(麻省理工学院)已由此而开出一门新课来。在结合物理应用的有关方面,陈难先领导的小组一直是国际领先的。


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