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[专家学者] 中国科学院大连化学物理研究所杨学明

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发表于 2017-9-17 10:04:46 | 显示全部楼层 |阅读模式
杨学明,男,1962年10月生,汉族,无党派民主人士。中国科学院大连化学物理研究所研究员,分子反应动力学国家重点实验室化学动力学研究中心主任。中国化学会化学动力学专业委员会任,国家同步辐射实验室用户专家委员会主任。2012年4月至2017年3月任中国科学院大连化学物理研究所副所长。2011年当选为中国科学院院士。1991年获美国加州大学圣巴巴拉分校博士学位。曾在美国普林斯顿大学,加州大学劳伦斯伯克利国家实验室,台湾中研院原子与分子科学研究所做博士后、访问和工作。

杨学明

杨学明
姓名:杨学明        
性别:男
类别: 院士;研究员;万人;杰青;百人        
学科:化学物理
职称:研究员        
学历:博士研究生
电话:0411-84695174        
Email: xmyang@dicp.ac.cn
地址:大连市中山路457号        
邮编: 116023        

获奖及荣誉:
2001 年国际自由基会议Broida 奖
2001年国际ISI经典引文奖
2002年海外华人物理协会亚洲成就奖
2002年中国科学院“百人计划”
2004年国家首批新世纪百千万人才工程
2005年获国家杰出青年科学基金资助
2006年美国物理学会会士(APS Fellow)
2006年研究成果入选中国十大科技进展新闻
2007年研究成果入选中国十大科技进展新闻
2007年中国科学院杰出科学成就奖(唯一个人奖)
2007年辽宁省自然科学一等奖
2008年国家自然科学二等奖
2008年获批国务院政府特殊津贴
2008年何梁何利基金科技进步奖(唯一化学奖)
2008年周光召基金会杰出青年基础研究奖
2008年辽宁省优秀科技工作者称号
2009年长江学者成就奖
2010年陈嘉庚科学奖(化学科学奖)
2010年辽宁省领军人才称号
2011年德国洪堡研究奖
2011年当选中国科学院院士
2012年辽宁省劳动模范
2013年入选国家首批万人计划
2013年辽宁省自然科学一等奖
2014年国家自然科学二等奖
2015年德国哥廷根科学院高斯讲座教授
2016年全国优秀科技工作者
2017年全国创新争先奖状

简历介绍:
  主要从事气相及表面化学动力学研究。过去二十年,他利用自行研制和原创的一系列国际领先的科学仪器,在化学反应动力学研究方面取得了系列性的、备受国际瞩目的重要研究成果。澄清了势垒型量子过渡态与反应共振态在动力学上的差异;在量子态水平上观测到氟加氢反应的共振现象;证明了物理化学领域常用的基础手段——玻恩—奥本海默近似在氟加氘反应和氯加氢反应中的有效性;与合作者发展了四原子态-态量子动力学理论与实验方法,得到了HD + OH → H2O + D体系第一个全维精确的微分截面;得到了水分子及其同位素光分解过程非绝热动力学机理;研究了甲醇在二氧化钛表面的光催化解离机理。他的系列性研究工作将化学反应动力学实验研究推到了前所未有的高水平上,并通过与理论学者的合作,解决了化学动力学研究领域长期存在的一些科学难题,在反应过渡态动力学以及非绝热动力学研究方面作出了重要贡献。其研究成果于2006、2007连续两年被选为“中国十大科技进展新闻”。在国际学术刊物上发表文章300余篇,其中Science 11篇,Nature 1篇。被邀请为多个国际著名综述杂志撰写综述性文章,如年度物理化学综述 (Annual Review of Physical Chemistry), 化学研究评论(Accounts of Chemical Research)等。培养了一批优秀的博士研究生,其中有7人获得中国科学院院长特别奖,1人获得全国百篇优秀博士论文奖。
  现任美国科学促进会Science Advances副主编,美国化学会Journal of Physical Chemistry A/B/C高级编辑,Chinese Journal of Chemical Physics主编,以及Chemical Society Reviews、International Reviews in Physical Chemistry,PCCP, Chemical Physics Letters等杂志的编委。此外,他还应邀担了国际分子束会议,国际分子光谱会议(Ohio)以及国际立体动力学会议的咨询委员。

代表论著:
1. T. Yang, J. Chen, L. Huang, T. Wang, C. Xiao, Z. Sun, D. Dai, X. Yang, D. Zhang, Extremely Short-Lived Reaction Resonances in Cl + HD (V = 1)→DCl + H due to Chemical Bond Softening, Science, 347, 60-63 (2015).
2. T. Wang, J. Chen, T. Yang, C. Xiao, Z. Sun1, L. Huang, D. Dai, X. Yang, D. Zhang, Dynamical Resonances Accessible Only by Reagent Vibrational Excitation in the F + HD→HF + D Reaction, Science, 342, 1499-1502 (2013).
3. X. Yang, T. Minton, D. Zhang, Rethinking Chemical Reactions at Hyperthermal Energies, Science, 336, 1650-1651 (2012).
4. C. Xiao, X. Xu, S. Liu, T. Wang, W. Dong, T. Yang, Z. Sun, D. Dai, X. Xu, D. Zhang, X. Yang, Experimental and Theoretical Differential Cross Sections for a Four-Atom Reaction: HD+OH→H2O+D, Science, 333, 440-442 (2011).
5. W. Dong, C. Xiao, T. Wang, D. Dai, X. Yang, D. H. Zhang, Transition-State Spectroscopy of Partial Wave Resonances in the F+HD Reaction, Science, 327,  1501-1502 (2010).
6. X. Wang, W. Dong, C. Xiao, L. Che, Z. Ren, D. Dai, X. Wang, P. Casavecchia, X. Yang, B. Jiang, D. Xie, Z. Sun, S.-Y. Lee, D. H. Zhang, H.-J. Werner, M. H. Alexander, The Extent of Non-Born-Oppenheimer Coupling in the Reaction of Cl(2P) with para-H2, Science, 322, 573-576 (2008).
7. L. Che, Z. Ren, X. Wang, W. Dong, D. Dai, X. Wang, D. H. Zhang, X. Yang, L. Sheng, G. Li, H.-J. Werner, F. Lique, M. H. Alexander, Breakdown of the Born-Oppenheimer Approximation in the F+o-D2→DF+D Reaction, Science, 317, 1061-1064 (2007).
8. M. Qiu, Z. Ren, L. Che, D. Dai, S. A. Harich, X. Wang, X. Yang, C. Xu, D. Xie, M. Gustafsson, R. T. Skodje, Z. Sun, D. H. Zhang, Observation of Feshbach Resonances in the F+H2→HF+H Reaction, Science, 311, 1440-1443 (2006).
9. D. Dai, C. C. Wang, S. A. Harich, X. Wang, X. Yang, S. D. Chao, R. T. Skodje, Interference of quantized transition-state pathways in the H+D2→D+HD chemical reaction, Science, 300, 1730-1734 (2003).
10. S. Harich, D. Dai, C. Wang, X. Yang, S. Chao, R. Skodje, Forward scattering due to slow-down of the intermediate in the H+HD→D+H2 reaction, Nature, 419, 281-284 (2002).
11. X. Liu, J. J. Lin, S. Harich, G. C. Schatz, X. Yang, A quantum state-resolved insertion reaction: O(1D)+H2(J=0)OH (2, v, N) + H(2S), Science, 289, 1536-1538 (2000).
12. R. N. Dixon, D. W. Hwang, X. F. Yang, S. Harich, J. J. Lin, X. Yang, Chemical “double slits”: Dynamical interference of photodissociation pathways in water, Science, 285, 1249-1253 (1999).




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发表于 2019-11-14 17:07:25 | 显示全部楼层
近日,中国科学院大连化学物理研究所副研究员郭庆、马志博和中科院院士杨学明发表了题为Single Molecule Photocatalysis on TiO2 Surface 的综述文章。

单分子光化学

单分子光化学
  众所周知,多相光催化在光伏电池、太阳能水分解、光催化降解污染物等领域有着重要且广泛的应用。因此,近十年来,各种表面科学技术对这些重要的光催化过程,特别是TiO2光催化反应机理进行了广泛的研究。该综述文章着重介绍了该领域最近的进展,通过结合扫描隧道显微镜(STM)和其他表面科学技术,直接跟踪TiO2单晶表面上单分子光化学的演变,从微观直观现象及反应机理方面为TiO2光催化提供见解。本文首先讨论了各种TiO2表面的结构,随后详细介绍了几种重要分子(水、醇和醛)在TiO2模型表面上的单分子光催化反应,试图一步一步地探索键的解离以及吸附点和吸附态在TiO2光催化反应中的作用,最后,简要讨论了单分子TiO2光催化的挑战和机遇。
  该团队长期致力于利用表面程序脱附谱研究表界面光化学产物和路径(J. Am. Chem. Soc., 2012; J. Am. Chem. Soc., 2013; J. Am. Chem. Soc., 2014);用低温扫描隧道显微镜研究实空间单分子光化学过程(J. Phys. Chem. Lett., 2016; J. Phys. Chem. C, 2015; J. Phys. Chem. Lett., 2019);用双光子光电子能谱研究光化学反应过程中电子态的变化(J. Am. Chem. Soc., 2015; Chem. Sci., 2011),将多种研究手段有效结合开展了大量的研究工作,并取得了一系列的研究进展。
  该研究成果发表在Chemical Reviews上。相关工作得到自然科学基金委、中科院能源化学战略性先导科技专项(B)等的资助。

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发表于 2020-3-12 17:00:25 | 显示全部楼层
中国科学院大连化学物理研究所分子反应动力学国家重点实验室副研究员马志博、中科院院士杨学明团队与同济大学教授许维团队合作,在表面化学研究方面取得新进展,通过调控前驱分子在金属表面的组装结构,实现分子在金属表面的不对称脱卤反应,为表面化学反应的发展提供了新思路。
  近些年,利用卤代芳香前驱分子通过乌尔曼反应在金属表面制备原子级精确的碳基纳米材料引起广泛关注,尤其一些类石墨烯材料(如石墨烯纳米带、纳米孔状石墨烯等)在金属表面的成功制备,解决了石墨烯零带隙无法应用到半导体行业这一缺点。把乌尔曼反应引入表面后,通过扫描隧道显微镜(STM)发现,前驱分子在金属表面脱卤后会形成有机金属中间体,这种中间体在表面乌尔曼反应中起到非常重要的作用。目前,大部分研究集中在前驱分子完全脱卤形成有机金属中间体上,而对于含有多个等价卤原子的前驱分子脱卤的过程却鲜有研究。因此,亟需发展一种研究含有多个等价原子的前驱分子在金属表面脱卤过程的方法。

金属表面不对称脱卤反应机理

金属表面不对称脱卤反应机理
  鉴于上述情况,该团队以4,4''-双溴对三联苯(DBTP)为前驱分子,在超高真空下,通过控制分子沉积条件,在Ag(111)表面分别形成矩形和梯形两种不同的组装结构。利用STM表征发现,当DBTP分子在Ag(111)表面组装成矩形结构时,经过室温加热后,分子两端的C-Br键只有一端断裂,在表面形成有机金属二聚体,并且这种二聚体可以通过分子间相互作用在Ag(111)表面组装成有序的菱形结构。这个过程使得含有两端等价溴原子的分子实现了不对称脱卤的现象。另外,在Ag(111)表面也可以制备完全由DBTP分子组装而成的梯形结构,在室温加热相同时间后发现,DBPT分子更倾向于两端的C-Br键完全断裂,在表面形成对称的有机金属中间体。这些研究结果表明,含有多个等价卤原子的分子在表面可以实现不对称脱卤反应,并且分子在表面的组装结构对不对称脱卤反应具有重要影响,有助于更深刻地理解表面化学反应。
  相关成果发表在《物理化学快报》(The Journal of Physical Chemistry Letters)上。该工作得到中科院战略性先导科技专项B类“能源化学转化的本质与调控”、中科院战略重点研究项目、科技部国家重点研究开发国家重点研发计划纳米专项以及国家自然科学基金面上项目等资助。

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发表于 2020-5-9 16:55:54 | 显示全部楼层
5月8日,中国科学院院士、中国科学院大连化学物理研究所分子反应动力学国家重点实验室研究员杨学明和南方科技大学博士杨天罡应邀在《科学》(Science)发表评述文章,讨论趋近绝对零度的原子与分子碰撞过程中量子散射共振研究的进展。
  众所周知,原子与分子的碰撞传能以及化学反应过程是受量子力学的规则控制的。理解量子效应在原子与分子碰撞中的作用是理解能量传递以及化学反应过程的根本。而量子效应在低温下能够更好地保存,因此低温条件下对碰撞结果的影响会更加显著。量子散射共振给实验提供了一种观测碰撞过程中量子效应的方法,但由于其“寿命”很短,实验观测的挑战很大。

超冷反应共振图像

超冷反应共振图像
  该文章详细介绍了同期发表的荷兰科学家关于极低温量子散射共振的研究工作(Science, 6494, 626-630, 2020)。通过利用斯塔克减速技术产生的NO(j=1/2f)束源和冷He束源结合高分辨的速度成像技术,实现了碰撞能0.3至12.3 K下NO+He体系的高分辨非弹性散射动力学研究,并观测到了多个共振现象。此外,该实验结果只能用CCSDT(Q)下发展的最新的精确势能面上的计算来描述,也表明了在此非弹性散射系统中,实验观测到的量子散射共振图像可以精确地测试量子计算结果,帮助理解量子效应在原子分子碰撞能量传递中的作用。
  该文章还介绍了大连化物所关于研究接近绝对零度下量子散射共振在化学反应中发挥重要作用的例子。F+H2→HF+H反应是星际化学中产生HF分子的重要过程。但是F+H2反应具有1.8 kcal/mol高度的势垒(629 cm-1),经典模型下在接近绝对零度时这个反应几率是完全可以忽略的。杨学明团队通过对现有H原子里德堡态标示时间飞渡谱的交叉分子束装置进行了显著改进,观测到了反应温度低至14 K(9.8 cm-1)时此反应仍然发生的证据,同时观测到了约40 cm-1碰撞能的一个反应共振峰。进一步理论分析表明,F+H2在低温时的反应性,是通过反应共振态所增强的隧穿效应而产生的,而不是通常简单的隧穿效应,这也是在接近绝对零度下此反应仍然可以发生的原因。如果将共振态所导致的共振增强效应移除,F+H2(v=0,j=0)在10 K温度以下的反应速率常数,会降低三个数量级以上(Nat. Chem.,11,744-749,2019)。
  该文章最后指出趋近绝对零度量子共振的研究进展得益于新的分子束方法以及新的探测技术的发展,精确的理论和实验之间的互动推动这一领域的发展。量子散射共振研究有助于科研人员更加深刻理解气相碰撞中的传能以及反应过程,对于理解复杂体系如星际化学、大气以及燃烧等过程也具有重要意义。

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发表于 2020-10-19 16:37:56 | 显示全部楼层
近日,分子反应动力学国家重点实验室袁开军研究员、杨学明院士团队,与南京大学胡茜茜教授、谢代前教授合作,在水分子的光解动力学研究方面取得新进展,首次发现了电子激发态的OH超级转子。
  当分子处于一个内态能量高于它第一电离能的高里德堡态时,人们称这个分子为超激发态分子。超激发态分子作为一个反应中间体,有着重要的作用,尤其是这些分子被认为是在电子与分子离子的碰撞反应中造成Feshbach共振的原因。星际空间中的高能辐射场产生了大量的超激发态分子,理解超激发态分子的碎片化过程对理解在行星上层大气以及星云光解区域中发生的光化学反应非常重要。然而,由于真空紫外(VUV)光源的缺乏,研究这些超激发态分子的碎片化过程具有很大的挑战。

电子激发态

电子激发态
  大连相干光源的成功建成出光,为科研人员研究超激发态分子的碎片化过程带来了契机。本工作中,袁开军和杨学明团队利用大连相干光源的自由电子激光输出96.4nm的真空紫外激光,将水分子激发到超过第一电离能(98nm)的高里德堡态(超激发态),再结合H原子高里德堡态标识飞行时间谱技术,探测超激发态的水分子在碎片化过程中产生的H原子,实验结果中清晰地观测到了处于第一电子激发态(A态)的OH(A)超级转子。OH(A)超级转子因为离心势垒的束缚而存在,它的寿命由隧穿效应和预解离效应共同决定。胡茜茜和谢代前团队重新计算了OH分子的势能曲线,计算得到的OH(A)超级转子的隧穿寿命依然相当长,如OH(A,v=0,N=36)的隧穿寿命大于2年。但由于预解离速率比隧穿速率快好几个数量级,因而这些电子激发态的OH超级转子的预解离寿命很短,只有几十到几百个皮秒。虽然这些超级转子的寿命非常短,但是极高的内态能量使得它们具有很高的反应活性,在地球上层大气中可能有着尚未发现的作用。
  相关成果发表在《物理化学快报》(The Journal of Physical Chemistry Letters)上。该工作得到国家自然科学基金委动态化学前沿研究中心项目、中国科学院战略性先导专项(B类)“能源化学转化的本质与调控”﹑自然科学基金面上项目、我所大连相干光源专项基金等资助。(文/图 常尧)

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发表于 2021-9-27 08:46:37 | 显示全部楼层
9月23至24日,由我所分子反应动力学国家重点实验室杨学明院士承担的中国科学院关键技术研发团队项目“极紫外光源技术及其在能源基础科学研究中的应用团队”通过验收。
  中科院条件保障与财务局组织验收专家组听取了项目总体报告和三个核心成员报告,了解了财务审查情况,现场查看了项目典型成果,经质询讨论,一致认为:项目团队完成了项目实施方案规定的全部任务,达到了项目预期目标,成果显著,同意通过验收。专家一致建议持续支持。

极紫外光源技术

极紫外光源技术
  该项目执行期为2019至2021年。经过三年时间,项目组突破了基于常温加速器的极紫外自由电子激光双脉冲运行模式关键技术,发展了面向未来的基于超导加速器的高重频极紫外自由电子激光关键技术,开辟了独特的质量选择中性团簇的红外光谱关键技术,有效填补了国内和国际空白,使我国在新一代光源的研发和技术领域处于国际先进行列。项目组基于极紫外光源技术,发展了国际领先的实验技术,结合精确的理论计算在原子、分子、量子态分辨水平上揭示了气相、团簇、催化、表面等能源基础领域重要化学过程的基本动力学规律,取得了多项重要成果,为大气雾霾、表界面催化、光催化、星际化学等领域提供了坚实的科技支撑和创新策略。
  该项目形成了一支具有国际先进研发能力的极紫外光源技术团队,积累了自由电子激光技术,大型科学装置,先进实验站的设计、建设、运营、维护的丰富经验,同时也掌握了基于极紫外光源的气相、团簇、催化、表面等领域的基础科学知识、实验技术以及理论计算方法,取得了丰富的科研成果。(文/图 程丽娜)

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发表于 2022-8-22 09:04:48 | 显示全部楼层
8月21日,未来科学大奖委员会公布了2022获奖名单。我所杨学明院士因其研发新一代高分辨率和高灵敏度量子态分辨的交叉分子束科学仪器,揭示了化学反应中的量子共振现象和几何相位效应的成就获得“物质科学奖”。
  自从Eyring和Polanyi在20世纪30年代提出化学反应过渡态理论以来,化学动力学研究取得了多个里程碑式的进展,并多次获得诺贝尔化学奖。
  杨学明开发了新一代高分辨率和高灵敏度的交叉分子束科学仪器,在基元化学反应动力学研究领域,尤其是化学反应共振态、化学反应中的几何相位效应以及量子干涉等方面的研究取得了重大突破。他发展了量子态分辨的后向散射谱学技术,通过高分辨的散射实验与精确理论研究相结合,揭示了多类化学反应共振现象,大力推动了在量子水平上化学反应过渡态的研究。此外,他还发展了高分辨的交叉分子束反应成像技术,首次在实验上发现了化学反应中的几何相位效应以及自旋—轨道共振分波之间的量子干涉现象。

未来科学大奖

未来科学大奖
  杨学明的科学研究和他研发的新一代分子束科学仪器为反应动力学领域进一步理解化学反应的量子特性提供了强有力的工具,他的新发现将化学动力学领域拓展到了前所未有的深度和广度。
  未来科学大奖设立于2016年,由科学家和企业家群体共同发起。未来科学大奖关注原创性的基础科学研究,奖励在中国内地(大陆)、香港、澳门、台湾做出杰出科技成果的科学家(不限国籍)。2016年至今,未来科学大奖共评选出27位获奖者,他们均是来自生命科学、物理、化学、数学、计算机等基础和应用研究领域极具成就的科学家,做出了原创性且产生了巨大国际影响的研究工作。未来科学大奖目前设置“生命科学奖”“物质科学奖”“数学与计算机科学奖”三大奖项,2022未来科学大奖“生命科学奖”获得者为北京生命科学研究所、清华大学生物医学交叉研究院李文辉研究员;“数学与计算机科学奖”获得者为香港大学莫毅明院士。

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