龔昌德

龔昌德

龔昌德,物理學家。南京大學教授。1953年畢業于復旦大學物理系。長期從事固體物理的理論研究。

早期與合作者利用反演技術求解Eliashberg方程,獲得較精確的強耦合超導臨界溫度的公式。較早提出二維層狀結構引起的範霍夫奇異性對高溫超導電性會有重要影響,與合作者分析了氧化物超導體的同位素效應,說明僅靠電-聲子機製和範霍夫奇異性不能解釋高溫超導電性,否定了當時國際上這一觀點。合作研究了由于準二維結構和反鐵磁背景,範霍夫奇異性對高溫超導體載流子色散規律、壓力效應和輸運性質的影響。改進了關于高溫超導電性的t-j模型的Green函式方法,考慮了有限關聯長度的反鐵磁背景,證明了t-j模型可以導出某些非費米液體特徵,還證明了t-j模型不能滿意地解釋光電子能譜和中子散射的實驗。與合作者較系統地研究了錳氧化合物的電-聲子耦合和空穴-軌道子耦合,以及靜態和動態Jahn-Teller效應。2005年當選為中國科學院院士。

  • 中文名稱
    龔昌德
  • 國籍
    中國
  • 民族
  • 出生地
    江蘇省南京市
  • 出生日期
    1932
  • 職業
    教師
  • 畢業院校
    復旦大學
  • 代表作品
    《正常導體-超導體的介面電子態低溫物理》

中科院院士

基本資料

姓名:龔昌德

龔昌德

性別:男

出生:1932年

職業:教授

籍貫:江蘇南京人

畢業:復旦大學物理系

歷任:南京大學副教授

個人簡歷

1953年畢業于復旦大學物理系。歷任南京大學副教授、教授,國務院學位委員會第二屆學科評議組成員,江蘇省物理學會第四屆理事長。

龔昌德

多年致力于量子多體理論、凝聚態理論、低維系統的理論研究,在超導理論的研究方面獲得成果。著有《熱力學與統計物理》,合著《量子統計的格林函式理論》。

1953.9-1955.1在華東水利學院任教師

1955.2-1961在南京大學物理系任助教

1961-1978在南京大學物理系當講師

1978-1981在南京大學物理系任副教授

1981-現在在南京大學物理系任教授

1981-現在在南京大學物理系任博士生導師

1987-1992在義大利國際理論物理中心協聯任教授

1986-1987在中國高科技中心任特別成員

1993-1996在國際J.Low.Temp.Phys.雜志任編委

1984-1992在中國《低溫物理學報》任副主編

1986-現在在《中國物理快報》、《物理學報》、《Commun.Theor. Phys.》任編委

2010年 加盟浙江師範大學物理系

人物貢獻

較早提出二維層狀結構引起的範霍夫奇異性對高溫超導電性會有重要影響,與合作者分析了氧化物超導體的同位素效應,說明僅靠電-聲子機製和範霍夫奇異性不能解釋高溫超導電性,否定了當時國際上這一觀點。

龔昌德

合作研究了由于準二維結構和反鐵磁背景,範霍夫奇異性對高溫超導體載流子色散規律、壓力效應和輸運性質的影響。改進了關于高溫超導電性的t-j模型的Green函式方法,考慮了有限關聯長度的反鐵磁背景,證明了t-j模型可以導出某些非費米液體特徵,還證明了t-j模型不能滿意地解釋光電子能譜中子散射的實驗。

與合作者較系統地研究了錳氧化合物的電-聲子耦合和空穴-軌道子耦合,以及靜態和動態Jahn-Teller效應。

個人講座

龔昌德從牛頓的第二定律及萬有定律(萬有引力常量G)說起,詳細地談了它們的適用範圍,從這出發,漫談物理。

龔昌德

從簡單的機械運動說起了稍微復雜的電磁運動,以一個電荷靜止,勻速運動,加速運動產生的現象(場)為例,引入基本電荷單位e,還討論了對對稱性的看法,"該對稱時就對稱,不對稱時就不對稱!"。

從單體運動-->;少體-->;多體運動,單自由度-->;多自由度,聊起了熱,∑1/2mv^2~kT看好:k--玻爾茲曼常量;從低速運動到高速運動,自然會提到相對論,引出光速c,從巨觀到微觀,普朗克常量。

還講了慣性,但沒僅限m,說了電磁中的"慣性"愣次定律。也舉了熱力學中的例子,對氣缸加砝碼。還引導人們想原子物理中的慣性。

龔昌德建議多觀註點天體物理--天然的實驗室,當然了這是一個引子。

研究領域

固體中某種振動或波的能量量子。固體物理中的元激發或準粒子的概念和粒子物理中的"物理"粒子或重正化了的粒子的概念相似。在固體這樣一種有復雜相互作用的多體系統中,常常有一些激發態的性狀可以近似地類比于一些自由粒子,雖然這些激發態是有相當復雜內在結構的集體狀態。

龔昌德

元激發與準粒子:聲子也許是一個最為人們熟知的例子。固體的原子之間有強的相互作用,每個原子都隻能在陣點附近作微小振動,每個原子的運動都要牽動周圍的原子,以點陣波的形式在晶體中傳播。

在簡諧近似下,點陣振動可以看作是一系列相互獨立的簡諧振動的疊加,每種簡諧振動對應于一種點陣波,有自己的頻率和波矢,它的能量變化是量子化的,能量量子叫做聲子(見點陣動力學)聲子具有能量(是普朗克常數除以2,是相應點陣波頻率),和準動量k(k是相應點陣波的波矢)。

但波矢空間隻定義在第一布裏淵區內,準動量守恆也隻準確到可以相差一個倒易點陣矢量。聲子是一種玻色子,遵從玻色統計。由于每種簡振模式可以處于任意激發態,所以聲子的數目是不確定的。隻要非諧作用不很強,也可以把非諧作用用引入聲子之間的相互作用來描寫(見非諧相互作用)。

這樣一來,通過引入簡正坐標──點陣波模式,相互作用的原子系統的小振動,即這個系統的低激發態,可以近似看作是一個沒有相互作用(或隻有弱的相互作用)的準粒子──聲子──的系統。這個相互作用的原子系統的熱力學性質和近于平衡的某些非平衡過程都可以用聲子系統的熱力學和輸運過程來討論。金屬中的電子氣也是一個有很強的相互作用的多粒子系統。一個運動著的單電子,由于泡利不相容原理和靜電庫侖作用,要排斥周圍的負電荷──電子,因而其周圍就好像裹上一層正電荷的"雲"。

龔昌德

正電荷雲禁止了該電子和其他電子間的庫侖作用,使電子-電子間的作用從長程的庫侖作用變成短程的禁止庫侖作用。同時,這團裹在外面的正電荷雲修正了單電子的有效質量。這種由電子和相隨的正電荷雲組成的復合體稱為準電子。如果考慮禁止庫侖作用引起的散射,準電子有一定壽命;對動量離費密面較遠的準電子,壽命太短,使準電子的概念失去意義。因此,對相互作用的電子氣,近于基態的激發態中,有一種可以近似看作是近獨立的單粒子型的激發──準電子,它遵守費密統計。

研究方向

電子方向

在相互作用的電子氣中還會有另一類型的集體激發:考慮一個進入電子氣中的電子,它排斥的負電荷──電子──會被剩下的正電荷吸引,這會導致正負電荷的往返振蕩。這種振蕩波矢為零稱電漿振蕩,類似于前述的點陣振動,它的能量也是量子化的,這個振蕩量子叫做等離激元;它也是一種玻色子。如果進入電子氣的電子有足夠的能量,就可以激發出這種準粒子。

龔昌德

準粒子的相互作用和固體的性質:各類準粒子之間也會有相互作用金屬中的電子不僅排斥其他電子,還會吸引周圍的正離子,正離子的位移可以表示為點陣簡正坐標的疊加,這便是電子和聲子的耦合這種耦合也要改變運動電子的有效質量。這樣考慮的電子就不僅是電子和周圍正電荷的復合體,而是它們和伴隨的點陣的極化的復合體,但在電子能量不太高時,它還可看作是一個準電子。

考慮電子-聲子的耦合,不僅會改變準電子的內容與參量,而且還會改變準電子之間的相互作用一對電子之間可通過交換聲子而進行能量和動量的傳遞,已經證明,對金屬來說,在費密面附近一薄層內的電子,這種作用是吸引作用如果這種交換聲子而固體中的元激發。產生的吸引作用,超過電子間的禁止庫侖作用,則費密面附近的電子之間便是互相吸引的。在這種情況下多粒子系統的單粒子激發譜會發生本質的變化。

因為在費密面附近一對吸引的粒子會形成束縛態,或更確切一些說,吸引作用會導致粒子系統的負的相關能,結果這部分在費密面附近一薄層內的電子的能量要比正常態的低,我們稱這部分電子為凝聚相。如果激發的電子的動量是費密動量,激發能量也不是零。

粒子方向

這樣單粒子激發的能譜就和前述準電子的能譜有本質不同:在基態與單粒子激發態之間出現能隙。在這個情況下,系統成為超導相(見超導電性、超導微觀理論)超導態的單粒子激發譜是溫度的函式,溫度升高就有更多的凝聚相裏的粒子激發為準粒子,凝聚相相關能隨之減小,到某個臨界溫度時,能隙減小到零,單粒子激發譜又變回到通常的準電子能譜顯然,超導態的準粒子數目並不守恆以上一些例子告訴我們,作為多體系統的集體運動的一種模式的準粒子,不僅其能量動量關系可能與平常的粒子不同,而且有時也可以沒有粒子數守恆的要求。

龔昌德

金屬中電子氣體的各類元激發的概念是在朗道提出的正常費密液體基礎上發展起來的。朗道理論普遍說明了低溫下一個相互作用費密粒子系統的性狀,可以用一些隻有弱相互作用的準粒子系統的性狀來表達。這不僅為理解金屬性質提供了理論基礎;而且對研究He的量子流體性質,甚至對研究重原子核的特徵和認識某些天體的特徵都起了重要影響。

元激發的概念對理解半導體和絕緣體的性質也很重要。在有離子性的半導體中,載流子對正負離子的作用是相反的,結果形成圍繞它的點陣的電極化場,這實質上是電子和光頻支聲子的耦合。這種耦合形成新的復合體,稱作極化子。它其實是在這種情況下的準電子。

如果這個晶體是立方點陣,庫侖作用耦合的是縱向光頻支聲子。不僅對認識電子的運動,就從認識光波與晶體的相互作用來說,準粒子的概念也很重要。如果點陣振動能產生伴隨的電偶極矩,光波與這個電偶極矩的作用實質上便是光子與某幾支聲子的耦合,這引起點陣對光的吸收與色散現象。

假如某一支光頻聲子能和光耦合,那麽,對于滿足方程(k)=k的波矢k附近的點陣波來說,它和光波的耦合由于兩者的頻率與波矢都近于相等,而變得很強;這時就形成一種新的激發模式,它其實是點陣波與光波的耦合波,對應的元激發稱極化激元。

這是黃昆在1950年首先提出的。假如光波的頻率近于或大于禁頻寬度,在晶體中它就會產生電子和空穴。但帶負電荷的電子與帶正電荷空穴之間有庫侖吸引作用,它們會組成電子-空穴對的束縛態,就好像一個氫原子一樣。這種束縛態稱作激子,它是電中性的,在晶體中傳輸時將不能運載電流,但可以運載能量。激子有自己的質心動量和質心動能,相當于一個質量為+的粒子(是電子有效質量,是空穴有效質量)。

束縛態能量是一些分立的值,激子對光的吸收表現為在帶間吸收邊下面的一些吸收峰。

學術論文

1、楊展如,龔昌德,蔡建華正常導體-超導體的介面電子態低溫物理Vol.2No.2P.82121980.06

2、龔昌德,姚希賢,蔡建華,楊展如超導體表面態低溫物理Vol.2No.3P.17581980.09

3、Ding-yuXing,Chang-deGongONTHEPROXIMITYSTRUCTUREPhysica108DP

4、邢定鈺,龔昌德超導體-正常導體介面的鄰近效應低溫物理Vol.3No.3P.183111981.09

5、龔昌德,表面和介面對超導性的影響統計物理與凝聚態理論的新進展(論文集)P.33141982

6、龔昌德,強耦合超導理論的物理基礎(Ⅰ)物理Vol.11No.6P.37261982

7、龔昌德,強耦合超導理論的物理基礎(Ⅱ)物理Vol.11No.7P.43551982

8、邢定鈺,龔昌德正常導體-超導體(n-s)多層薄膜系統的電子態物理學報Vol.31No.5P.633131982.05

9、劉建民,龔昌德Thom系統標度性的證明物理學報Vol.31No.9P.127871982.09

10、XINGDing-yu,GONGChang-deEffectofsurfaceandinterfaceonthephonondensityofstatesChinesePhysicsVol.3No.3P.72181983

11、劉建民,龔昌德Ising晶格系統可容納的相數物理學報Vol.32No.10P.

個人榮譽

3月16日,中科院院士、原南京大學理學院院長龔昌德教授正式受聘為蘇州大學物理科學與技術學院院長。校黨委書記王卓君,校長朱秀林,黨委副書記、副校長夏東民,副校長殷愛蓀、白倫、張學光、葛建一等出席了授聘儀式。授聘儀式由副校長殷愛蓀主持。

龔昌德

校黨委書記王卓君首先介紹了龔昌德院士的學術背景。從王書記的講話中了解到,龔院士曾經擔任和正在擔任的職務很多,其中比較重要的包括南京大學物理系主任、理學院院長、江蘇省物理學會理事長、中國物理學會常務理事、國務院學位委員會評議組成員,以及國際J.LowTemporaryPhysics雜志和中國《低溫物理學報》、《物理學報》和《CommonTheoryPhysics》等雜志的編委等職務。

龔院士多年從事凝聚態理論和統計物理的研究,其學術思想活躍,研究成果卓著,是中國思想活躍,很有影響的凝聚理論物理學家。龔院士從教50多年,桃李滿天下。龔昌德嚴謹的學風和敏銳的物理直覺性對學生產生了深遠的影響,不少學生如今都已成為一些著名院校和研究單位的學術帶頭人。不僅如此,龔院士作為中國理論物理科學領域裏的大師,同時還對人文社會科學和藝術有著濃厚的興趣和追求,被譽為"個性院士"。龔昌德在繁忙的科研之餘,保持著對古典音樂、文學作品、哲學的強烈興趣。

龔昌德朱秀林校長宣布聘任決定

隨後,朱秀林校長宣布聘任決定,致辭,並親自向龔昌德院士頒發聘書。朱校長在致辭中講到,龔昌德院士受聘蘇州大學物理科學與技術學院院長不僅是學院的一件大事,也是蘇州大學的一件大事。一流大學必須有一流的物理學科。蘇州大學物理學科曾經有過輝煌,在經過一段時間的沉寂之後,現在在振興。在此關鍵時刻,必須請"智者"、"高人"來領航、來領導。龔先生就是學校所需要的"智者"、"高人",龔昌德從熱愛物理學科的高度,從關心蘇州大學物理學科的友誼出發,在多個學校的誠摯邀請中,欣然接受蘇州大學的誠邀,這是物理學院的幸運,是蘇州大學的榮幸。學校將會創造一切有利條件,從財力、物力、人力、空間等各個方面全力支持龔院長的工作。

龔昌德院士在授聘儀式上也發表了講話。基于蘇大工作氛圍和諧,物理學科基礎雄厚,校領導力爭上遊、真抓實幹的精神,龔院士欣然接受了蘇大的盛情邀請,在講話中,龔昌德表達了受邀的興奮之情,此外他還表示,此次受聘蘇大物理科學與技術學院院長可能是人生中的最後一次嘗試,因此將加倍珍惜。

物理科學與技術學院執行院長顧濟華最後發表了講話,說龔昌德院士受聘院長一事標志著蘇州大學物理學科的發展將翻開嶄新的一頁。

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