新任欧洲科学院外籍院士张华教授 提出纳米材料新理念

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纳米材料科学家、香港城市大学(香港城大)化学系胡晓明讲座教授(纳米材料)张华教授,最近膺选为欧洲科学院外籍院士(Foreign Fellow of the European Academy of Sciences)。他相信,这是对他和团队就纳米材料相工程的跨学科研究的一个国际嘉许,对他们继续从事相关研究带来鼓舞作用。

欧洲科学院2003年于比利时布鲁塞尔成立,旨在推广卓越的科学技术。该院现时设九个分部,共有来自45个国家和地区的600多位成员,其中65位是诺贝尔奖或菲尔兹奖(被誉为数学界的诺贝尔奖)得主。这次是继去年香港城大的学务副校长兼化学及材料科学讲座教授任广禹教授、数学系系主任兼讲座教授Felipe Cucker教授、数学系讲座教授杨彤教授获选为该院院士后,再次有香港城大的杰出教授获选。

Prof ZhangHua
香港城大化学系胡晓明讲座教授(纳米材料)张华教授,最近膺选为欧洲科学院外籍院士,以表彰其卓越的跨学科研究。

 

张华教授:纳米材料的专家

刚膺选为欧洲科学院外籍院士的张教授是纳米材料的专家,学术研究的履历表极为亮丽:

  • 2014年获选为英国皇家化学学会会士
  • 2015年获选为亚太材料科学院院士
  • 于2014年(材料科学)及之后的连续5年、2015年至2019年(化学和材料科学)获科睿唯安(Clarivate Analytics)评为论文高度被引用的学者
  • 分别于2014和2015年被汤森路透(Thomson Reuters, 现为科睿唯安)在The World's Most Influential Scientific Minds中被列为17和 19位“Hottest Researchers of Today”之一 
  • 于2016年获文献数据库Scopus选为材料科学及工程学领域中,世界首300位论文获最多引用的研究人员之一
  • 至今共发表了约500篇论文,并在Web of Science获得逾73,900次引用,H指数为133;而在“Google学术搜寻”已获得逾86,800次引用,H指数为141
  • ChemNanoMat(2015-)编辑委员会主席之一,也是ACS Nano(2014-), Advanced Functional Materials(2018-), Advanced Materials(2019-), Carbon (2013-), Chem(2016-), Matter(2019-), Nanoscale Horizons(2015-), NPG Asia Materials(2018-), Small(2012-)等20多种学术期刊的编委或顾问编委
  • 共提出70余项专利申请(包括获批8项美国专利)

对于这次膺选为欧洲科学院外籍院士,常与中国、欧洲、英国及美国的学者紧密合作的张教授表示非常荣幸:“这项荣誉标志着我们关于纳米材料相工程的跨学科研究得到国际嘉许,鼓励我继续从事这方面的重要研究。”
 

提出“纳米材料相工程”

他和团队最近便于 Nature Reviews Chemistry以〈纳米材料相工程〉(Phase Engineering of Nanomaterials)为题目,撰写了一篇综述文章,提出“纳米材料相工程”这个纳米材料新理念。
张教授解释,“纳米材料相工程”是指不同相的纳米材料的合理设计、制备和相转变。材料的结构决定其性质,并最终影响材料的应用性能。经过科研人员多年来的努力不懈,对纳米材料的各类结构调控方法已有长足的发展,使纳米材料产生出许多独特的机械、电子、光学、磁学和催化性质。常规的调控策略通常以纳米材料的组分、形貌、晶面、尺寸和维度等作为结构参数。不过近年,相(Phase)已成为决定纳米材料性质和功能的一个重要结构参数,并成为另一种有效地调控纳米材料物理化学性质和功能的新策略。

Metal nanomaterials with unconventional crystal phases
图为非常规相的金属纳米材料的直接合成。(图片来源:DOI:10.1038/s41570-020-0173-4)

 

有鉴于此,张教授和团队提出“纳米材料相工程”的新理念。他们在该文章里有系统地讨论和总结了有关纳米材料相工程的最新研究成果。他们又以具代表性的贵金属和层状过渡金属硫族化合物(Transition Metal Dichalcogenide, TMDs)纳米材料为例子,探讨了以直接合成和可控相转变的方法,来制备非常规相和诱导相变的纳米材料。文章同时介绍了制备无定形(amorphous nanomaterials)纳米材料以及无定形-晶相复合的异相结构纳米材料的相关进展。

Phase transformation of transition metal dichalcogenides
非常规相的TMD纳米材料的直接合成和相转变。(图片来源:DOI:10.1038/s41570-020-0173-4)

团队认为,同时控制纳米材料的相和形貌,仍然是一大挑战。张教授又指出,纳米材料相工程另一极待解决的关键科学问题是稳定性:尽管非常规相的材料具备独特的物理化学性质,但必须采取对策来稳定已制备的非常规相,才能对材料加以应用。

张教授又指出,纳米材料相工程领域仍有许多尚待探索的研究方向,例如如何利用电化学、电场、磁场、光辐射等来诱导纳米材料的相变。

张教授的研究重点之一是超薄二维纳米材料的可控合成、晶相与形貌的同时调控,包括金属纳米层片、石墨烯、金属二硫属化物、金属˗有机框架及共价有机框架等,虽然这些纳米材料对于很多人来说都比较陌生,但其实这些材料极具发展潜力,与我们日常生活都息息相关。他举例说:“我们的研究对于催化反应、洁净能源、(光)电子器材、纳米及生物传感器,以及整治用水等方面,都可以作出贡献,帮助人类改善生活。”

他指出,纳米材料相工程的概念可以扩展到其他具备独特物理化学性质和应用前景的材料,例如钙钛矿,并期望为发现不同新型功能材料提供新想法,开辟新的研究策略。

本文已于 “香港城大研创” 微信公众号发布。
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