王中林 -物理學家

王中林

物理學家
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王中林,華裔美籍物理學博士,1961年出生于陝西省蒲城縣。美國喬治亞理工學院(Georgia Institute of Technology)終身教授、攝政董事教授 (Regents' Professor)、納米材料科學與技術中心主任,西安電子科技大學榮譽教授。

1982年大學部畢業于西北電訊工程學院(現西安電子科技大學),2004年至2012年,擔任國家納米科學中心海外主任,華中科技大學武漢光電國家實驗室海外主任,北京大學工學院先進材料與納米技術系首屆系主任,中國科學院外籍院士 。中國首批國家自然科學基金海外優秀青年科學家,中國科學院海外傑出學者基金得主;2002年,當選為歐洲科學院院士,2005年,當選為美國物理學會院士。

主要從事材料科學和納米科學研究,他在納米材料可控生長、表征和套用等多方面取得了多項有國際重要影響力的原創性研究成果。

  • 中文名稱
    王中林
  • 國籍
    美國
  • 出生日期
    1961年
  • 職業
    教授,院長
  • 畢業院校
    西安電子科技大學
  • 主要成就
    2005年當選為美國物理學會院士
  • 代表作品
    《電子衍射中的彈性和非彈性散射》

人物經歷

1961年王中林出生于陝西省蒲城縣高陽鎮,王中林的國中和高中就是在這種大背景下度過的,三分之一的時間都在田裏泡著,畢業于堯山中學。

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1977年的夏天,恢復聯考,9月份開始準備,從國中數、理、化開始,他憑著自己驚人的毅力和決心硬是啃了下去,終于如願以償地在1978年的夏天收到了西北電訊工程學院的錄取通知書。

王中林最初的志願是學習雷達、電腦,可陰差陽錯,因為物理成績好,學校把他分到了物理專業。進入大學校門的第一天,他就暗暗給自己定下一條標準,大學部每門課程不能低于90分。對于一個國中和高中基礎並不好的青年來說,要達到如此的標準該付出多大的努力啊,王中林自己已經記不清有多少個周末和夜晚是陪著書本度過的。在西安讀書的四年時間裏,除了能找到書店外,其他的地方對他來說是陌生的。

1981年,西北電訊工程學院得到了三個CUSPEA(中國物理學生赴美留學考試)的參加考試的名額,王中林參加了考試,但因為英語成績不夠,沒有通過。為了把英語學好,他買來錄音機補習英語,第二年一舉通過了考試,成為當年西北五省唯一被CUSPEA錄取的學生。

當時的內地訊息閉塞,對美國高校一無所知,選擇美國學校又成了一個難題。于是王中林便以字母順序選擇了以A開頭的亞利桑那州立大學(ARIZONASTATEUNIVERSITY),沒想到機緣巧合,歪打正著竟然投在國際知名的顯微分析學家,英國皇家學會會員,高分辨電子顯微學奠基人J.W.Cowley教授的門下。王中林的勤奮好學與刻苦努力很快得到了Cowley教授的賞識,每次教授早晨布置的任務,下午他就搶著做好給教授送過去。Cowley教授對他的評語是:不管做什麽,都是做得最好的。Cowley教授嚴謹的治學精神和謙虛溫和的處事風格也深深影響了王中林日後的成長,對推動他在科學征途上的進步起到了非常重要的作用。

1982年,還在大學三年級的王中林迎來了人生又一個重要的轉折,大學部畢業于西北電訊工程學院(現名西安電子科技大學)﹐並于同一年考取中美聯合招收的物理研究生(CUSPEA)。

王中林

1987年7月,王中林用了4年時間拿到了一般需要5至8年的亞利桑那州立大學物理學博士,是該系有史以來第一人。博士畢業後,王中林先後在紐約州立大學石溪分校、英國劍橋大學卡文迪許實驗室、美國橡樹嶺國家實驗室和美國國家標準和技術定量局從事過研究工作。

1992年,在石溪分校做博士後期間,31歲的王中林開始寫自己的第一本專著,他用了兩年多的時間完成了《電子衍射中的彈性和非彈性散射》。

1995年,紐約知名的PlenumPress出版後,被《AmericanScientists》雜志評論為"具有卓越成就和極其價值的經典之作"。此後,他在英國劍橋大學繼續進行非彈性反射的研究,並發表了20多篇有影響的論文,對非彈性反射理論的發展作出了貢獻,並開始在此領域佔領了一席之地。同年,王中林被喬治亞理工學院(GeorgiaInstituteofTechnology)聘為副教授和電子顯微鏡實驗室主任。

1996年,王中林在納米領域的第一篇文章在《Adv.Materials》雜志上一經發表,便引起了該領域的關註,至今該文章被引用次數超過210次。同年,他的第二本專著《Reflection Electron Microscopy and Spectroscopy for Surface Analysis》由劍橋大學出版社出版,被英國Analysis和美國材料學會會刊評論為"反射電子顯微學唯一的和必讀的教材"。

1998年,王中林和同事在《Science》上發表了關于發現納米碳管量子導電效應的文章,被12家專業學會會刊和報社作為重大科技發現轉載。

1999年3月,王中林被喬治亞理工學院提前晉升為正教授,成為該校有史以來第三位提前晉升的正教授。年底,王中林向學校提出成立納米科學和技術中心的建議,學校採納了這一建議並任命王中林擔任中心主任。同年,晉升終身製正教授。同年,王中林率領的科研小組研製出可稱單個病毒質量的"納米秤",被稱為"世界上最小的秤",這個秤利用單根納米碳管的彈性和電磁共振作用來稱重,可以稱質量為億億分之二百克的單個病毒,該成果在《Science》發表後,立即引起世界上一些主要媒體的極大關註,這一重大發明被稱為是對生物學和醫學研究的重要貢獻。

2000年,王中林又提出用半導體氧化物合成納米材料,經過一年多的努力,他與同事們利用高溫固體氣相法,在世界上首次成功地利用金屬氧化物合成了10-15納米厚、30-300納米寬的帶狀結構,俗稱"納米帶"。納米帶具有很好的導電性和敏感性,而且製作成本不高,在納米極感測和敏感器以及光電器件的製作方面有很好的套用前景。其發現與合成是繼1991年發現多壁碳納米管和1993年合成單壁碳納米管以來納米材料合成領域的又一重大突破,引起了國際納米科技界的極大關註,被評為美國本周的重大科技新聞,美國的《ScienceNews》、《USAToday》和其它幾家主要科技雜志搶先報道這一重大發現。美國著名的《Science》刊登了這一文章並評論說"該文章報道了振奮人心的納米材料,從來沒在科學文獻中看到過這種材料"。同年9月,建立了喬治亞理工學院的納米科學和技術中心並曾擔任該中心主任至2005年。

2002年,王中林因其對"納米技術領域的材料科學以及基礎發展做出的傑出及持續的貢獻",被新當選為歐洲科學院院士;

2004年,當選為世界創新基金會院士(WorldInnovationFoundation;晉升為喬治亞理工學院最年輕的終身校董事教授(Regents'Professor);

2005年,當選為美國物理學會會士,美國科學發展協會院士(fellow of American Association for Advancement of Science(AAAS))。

2006年,晉升為喬治亞理工學院工學院傑出講席教授(COEDistinguishedProfessor)。他竭力推動喬治亞理工學院和國內大學的聯合辦學。同年,首次發明了納米發電機,成為了納米科技領域的轟動性新聞。

2007年,王中林教授發明了不依賴于原子力顯微鏡並能連續不斷地輸出直流電的納米發電機的雛形,為技術轉化和套用奠定了原理性的基礎並邁出了關鍵性的一步。

2008年,研發出可以利用衣料來實現發電的"發電衣"的原型發電機。

2009年,當選中國科學院外籍院士。

主要成果

王中林是國際納米科技領域具有重要學術影響的科學家。他的研究具有原創性,前瞻性和引領性。近年來,他在納米材料可控生長、表征和套用等多方面取得了多項有國際重要影響力的原創性研究成果。

中科院外籍院士-王中林中科院外籍院士-王中林

首先,納米能源技術和自驅動納系統技術。王中林研究小組2006年首次發明了納米發電機,2007年成功首次研發出由超音波驅動的可獨立工作的直流納米發電機。今年他們的納米發電機給出了3伏的輸出電壓並驅動了LED,首次實現了自驅動的納米系統。納米發電機的原理是利用壓電效應所產生的電場來驅動外電路電子的瞬時流動。這一發明依賴于壓電效應和半導體效應的巧妙結合,通過納米材料構成的器件來收集人體運動、肌肉收縮,血液流動等所產生的能量;並將這些能量轉化為電能提供給納米器件,從而讓納米器件或納米機器人實現能量自供。他把納米發電機從科學發現推向工程技術並正在邁向微系統套用。該研究已成為國際納米科技在微型能源研究領域的熱點。納米發電機的發明可能將在能源、生物醫學、國防、以及人們日常生活等眾多領域產生影響。納米發電機的發明,被中國兩院院士評為2006年度世界科學十大科技進展之一;2008年,被英國《物理世界》評選為世界科技重大進展之一;2009年,《MITTechnologyReview》評選為十大創新技術之一;《ScienceWatch》在有關能源和燃料的一刊中重點報道了王教授發明納米發電機的過程和重大意義;英國《新科學家》期刊把納米發電機評為在未來十到三十年以後可以和手機的發明具有同等重要性和影響的十大重要技術之一。美國自然科學基金會2007年向總統和國會申請2008年65億美元研究經費的前沿總結裏第一條重大研究成果(Researchthatbenefitsthenation一欄)就是王中林的納米發電機。納米發電機的發明和研發走出了一條從基礎科學到工程設計再到工業技術"一條龍"的研究路線。王中林這種研究思維和實踐在世界範圍都是少見的。

其次,創立壓電電子學和壓電光電子學。王中林基于納米級壓電和半導體性能的巧妙耦合提出了納米壓電電子學(nanopiezotronics)的概念,即利用壓電效應所產生的電場來調製和控製載流子運動的原理來製造新型的器件,首次製造出壓電場效應三級管,壓電二極體,壓電調控的邏輯運算電路。在傳統的場效應電晶體中,外加的電壓場效應開關調控了半導體中電流的方向。壓電電子學這種新型納米邏輯器件的開關場則是由通過氧化鋅納米線的機械變形來產生的晶體內部場,它可以取代傳統金屬氧化物半導體(CMOS)器件中柵極電壓的作用,從而可以調控載流子的運動。CMOS電晶體的研究致力于高速運算,與之互補,新型納米壓電邏輯器件適用于低頻套用領域,可廣泛套用于納米機器人、納米機電系統、微機電系統、微流體器件中。調控這類邏輯器件的信號應力可以是簡單的按鈕動作,也可由液體流動、肌肉的伸縮或機器人部件的運動所產生。被國際著名納米科學期刊《Nature-Nanotechnology》稱為壓電電子效應,《Chemical&EngineeringNews》等十多家專業學會期刊都報道了和介紹了由他所開拓的這一新的領域。

再次,氧化鋅納米材料的合成,表征,生長機理和套用。王中林十年來持之以恆地進行氧化鋅納米結構的研究,在低維納米材料的可控生長和套用上走出了一條扎扎實實的探索之路,使的氧化鋅成為除碳納米管和矽納米線外納米技術中一大材料體系。他關于氧化鋅納米帶的發現的《Science》文章,成為十年來世界在材料領域引用最多的論文之一,單篇引用達3200次,被國際科學引文機構(ISI)2003年發表的世界納米科技進展總評中兩個重點報道之一,報道了王教授有關納米帶的研究進展。王中林有關氧化鋅納米結構的研究連續兩次榮登每三年一期的美國納米科技進展報告的封面。他發表在《Science》上關于世界上最小的可以稱單個病毒質量的"納米秤"的論文,被美國物理學會評為1999年在納米科技方面的重大進展之一。他同時發展的在透射顯微鏡中進行納米力學測量的方法已得到了廣泛的套用。

主要論著

王中林已在國際一流刊物上發表了480篇論文(其中十四篇發表在美國《科學》和英國《自然》期刊上)﹐43篇書章節﹐140篇會議論文﹐十二項專利,四本專著和二十本編輯書籍和會議文集。已被邀請做過450多次學術講演和大會特邀報告。他的學術論文已被引用一萬六千次以上。他論文被引用的H因子(h-index)是117。王中林是從1992到2002十年中納米科技論文引用次數世界個人排名前25位作者之一。

華裔科學家王中林華裔科學家王中林

第一本專著《Elastic and Inelastic Scattering in Electron Diffraction and Imaging》(PlenumPress,NewYork,1995)被AmericanScientists評論為"具有卓越成就和極其價值的經典之作"。

1996年由劍橋大學出版社發行的《Reflection Electron Microscopy and Spectroscopy for Surface Analysis》被英國Analysis雜志和美國材料學會會刊評論為"反射電子顯微學唯一的和必讀教材"。

1998年和康振川博士合著的《Functional and Smart Materials》被Science和PhysicsToday評論為"有關智慧型材料唯一的和最前沿的書籍"。

他主編的《Handbook of Nanophase and Nanostructured Materials》已由清華大學出版社和美國Kluwer公司聯合出版。

王中林和他的同事1998年在Science上關于發現納米碳管量子導電效應的文章被12家專業學會會刊和報社作為重大科技發現轉載。

他們1999年的Science文章報道了世界上最小的可以稱單個病毒質量的"納米秤"﹐引起國際媒體的極大關註。他帶領的小組在Science上報道了半導體氧化物納米帶結構的發現和合成﹐為納米級感測和敏感器以及光電器件打下基礎。這一最新成果引起了納米界的巨大反響﹐該文章是2002-2003年全世界化學界引用次數最多的論文。這一重大發現被德國的法蘭富克報紙評論為可以和發現碳納米管的意義可以比擬。

2004和2005年,王中林領導的研究小組在世界上首次得到具有壓電效應的半導體納米環和納米螺旋結構.這種新型納米帶可以套用于微/納米機電系統,納米級感測器,生物細胞探測,是實現納米尺度上機電耦合的關鍵結構。

榮譽獎勵

時間獎項名稱
1999年美國顯微鏡學會巴頓獎章
2000和2005年喬治亞理工學院傑出研究獎
2001年S.T.L獎金(美國化學學會),美國自然科學基金會Career基金等
2005年SigmaXi學會持續研究獎
2014年材料領域"世界技術獎"(WorldTechnologyAwardsinMaterials)

人物評價

綜合評價

①王中林熱愛祖國,多年積極參與祖國的教育、科研事業的發展.自1992年以來長期推進中美科技、教育的交流和發展並切實展開全方位的合作,鼎力幫助擴大中國科技界在國際科學舞台的知名度和影響力,並為國內培養、鍛煉和輸送了一批優秀的科研工作者。在過去18年中,他往返中美間達130個來回,培養了85多位分布在中國,台灣和美國的華人學生,學者,博士後和教授等優秀人才。和國內學者合作發表論文70餘篇,其中6篇署名有中國單位的文章發表在《科學》和《自然》上。自2004年,他竭力推動喬治亞理工學院和北京大學的聯合辦學。他是北大工學院先進材料和納米技術系的共同創始人和2006-2009年期間的首任系主任。他是北京大學和喬治亞理工學院聯合辦學的最早發起人和主要組織者,並首次開闢了中國和國外聯合博士學位的先例。通過擔任長江講座教授,和清華的師生建立了多年的科研合作關系。

②王中林擔任過二十餘次在國內舉辦的國際大會的主席和組織者,利用自己與許多國際著名學者長期建立合作和私人友好關系,邀請他們到中國參加會議,把國際前沿領域的最新進展和優秀科研理念介紹給我國廣大科學工作者和研究生。他促使清華大學出版社用英文出版書籍並與Kluwer出版社合作,由此清華大學出版社得到了國家出版局的獎勵。王中林在國內出版了12本中英文著作和編刊書籍。這些書籍對于促進國內的納米科技發展和教育事業起到了積極的作用。

個人評價

①王中林的專著《ElasticandInelasticScatteringinElectronDiffractionandImaging》被《AmericanScientists》評論為"具有卓越成就和極高價值的經典之作"。劍橋大學講座教授Humphresy評價"這是一部傑出和全面的書…如果你想研究電子在晶體中的散射和理解在電鏡照片後面的深層理論解釋,那你一定要閱讀這本書"。

②專著《ReflectionElectronMicroscopyandSpectroscopyforSurfaceAnalysis》被英國《Analysis》雜志和美國材料學會會刊評論為"反射電子顯微學唯一的和必讀教材"。

③1998年和康振川合著的《Functional and Smar tMaterials》被Science和PhysicsToday評論為"有關智慧型材料唯一的和最前沿的書籍"。

社會活動

王中林成功地組織和擔任過十二次學術會議的主席,獲得美國自然科學基金會CAREER基金﹐中國首批國家自然科學基金會海外優秀青年科學家基金,中國科學院海外傑出學者基金得主,中國科學院海外專家顧問團成員和國家自然基金委海外評審,國家自然科學進步獎評審,教育部"長江"特聘教授評審。他是國家納米科學中心海外主任,教育部"長江"特聘講座教授。他是科學院半導體所名譽教授,華中師範大學名譽教授,中國科學院國際量子中心海外中心成員﹐桂林理工大學榮譽教授,以及十多種期刊和雜志的編委和編輯。他被多次邀請參加國內科學和技術發展方向及領域研討和評審會。

王中林參加會議王中林參加會議

王中林是位國際知名的科學家,在中美科技界都享有很高的聲譽。同時,他也是一位中美科技交流的友好使者,為促進兩國科技界的交往和合作做了大量工作。王中林深知,美國和中國都和自己有著不可割斷的聯系,美國為自己的成功提供了先進的教育和優越的條件,中國是自己的祖國,培養了自己堅實的理論基礎和不屈不撓的品格。他希望中美兩個大國加強理解和合作,世代友好,促進世界和平。友好是建立在交流的基礎上,作為科學家,隻有通過促進人類的科技交流,才能將自己的成就反饋給社會。

演講中的王中林演講中的王中林

王中林每年都要回中國進行科技交流或應邀作學術報告,多次組織了中美高科技學術會議,被國內多家部門聘為教授或顧問。至今,他被聘為中國科學院首批海外評審專家和國家自然基金委海外評審,還是教育部清華大學"長江學者獎勵計畫"特聘講座教授,西安電子科技大學榮譽教授,北京大學、中國科技大學、中國科學院物理所、華南師範大學客座教授,華南理工大學、哈爾濱工業大學、北京科技大學兼職教授,還擔任過國內多家科技期刊,如國家自然科學基金委主辦期刊《自然科學進展》和中科院《科學通報》等的編委。曾多次作為教育部"春暉計畫"、"聘請世界著名學者項目"的邀請,回國講學訪問。

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