新任歐洲科學院外籍院士張華教授 提出納米材料新理念

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納米材料科學家、香港城市大學(香港城大)化學系胡曉明講座教授(納米材料)張華教授,最近膺選為歐洲科學院外籍院士(Foreign Fellow of the European Academy of Sciences)。他相信,這是對他和團隊就納米材料相工程的跨學科研究的一個國際嘉許,對他們繼續從事相關研究帶來鼓舞作用。

歐洲科學院2003年於比利時布魯塞爾成立,旨在推廣卓越的科學技術。該院現時設九個分部,共有來自45個國家和地區的600多位成員,其中65位是諾貝爾獎或菲爾茲獎(被譽為數學界的諾貝爾獎)得主。這次是繼去年香港城大的學務副校長兼化學及材料科學講座教授任廣禹教授、數學系系主任兼講座教授Felipe Cucker教授、數學系講座教授楊彤教授獲選為該院院士後,再次有香港城大的傑出教授獲選。

Prof ZhangHua
香港城大化學系胡曉明講座教授(納米材料)張華教授,最近膺選為歐洲科學院外籍院士,以表彰其卓越的跨學科研究。

 

張華教授:納米材料的專家

剛膺選為歐洲科學院外籍院士的張教授是納米材料的專家,學術研究的履歷表極為亮麗:

  • 2014年獲選為英國皇家化學學會會士
  • 2015年獲選為亞太材料科學院院士
  • 於2014年(材料科學)及之後的連續5年、2015年至2019年(化學和材料科學)獲科睿唯安(Clarivate Analytics)評為論文高度被引用的學者
  • 分别於2014和2015年被湯森路透(Thomson Reuters, 現為科睿唯安)在The World's Most Influential Scientific Minds中被列為17和 19位“Hottest Researchers of Today”之一 
  • 於2016年獲文獻數據庫Scopus選為材料科學及工程學領域中,世界首300位論文獲最多引用的研究人員之一
  • 至今共發表了約500篇論文,並在Web of Science獲得逾73,900次引用,H指數為133;而在「Google學術搜尋」已獲得逾86,800次引用,H指數為141
  • ChemNanoMat(2015-)編輯委員會主席之一,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多種學術期刊的編委或顧問編委
  • 共提出70餘項專利申請(包括獲批8項美國專利)

對於這次膺選為歐洲科學院外籍院士,常與中國、歐洲、英國及美國的學者緊密合作的張教授表示非常榮幸:「這項榮譽標誌著我們關於納米材料相工程的跨學科研究得到國際嘉許,鼓勵我繼續從事這方面的重要研究。」
 

提出「納米材料相工程」

他和團隊最近便於 Nature Reviews Chemistry以〈納米材料相工程〉(Phase Engineering of Nanomaterials)為題目,撰寫了一篇綜述文章,提出「納米材料相工程」這個納米材料新理念。
張教授解釋,「納米材料相工程」是指不同相的納米材料的合理設計、製備和相轉變。材料的結構決定其性質,並最終影響材料的應用性能。經過科研人員多年來的努力不懈,對納米材料的各類結構調控方法已有長足的發展,使納米材料產生出許多獨特的機械、電子、光學、磁學和催化性質。常規的調控策略通常以納米材料的組分、形貌、晶面、尺寸和維度等作為結構參數。不過近年,相(Phase)已成為決定納米材料性質和功能的一個重要結構參數,並成為另一種有效地調控納米材料物理化學性質和功能的新策略。

Metal nanomaterials with unconventional crystal phases
圖為非常規相的金屬納米材料的直接合成。(圖片來源:DOI:10.1038/s41570-020-0173-4)

 

有鑑於此,張教授和團隊提出「納米材料相工程」的新理念。他們在該文章裡有系統地討論和總結了有關納米材料相工程的最新研究成果。他們又以具代表性的貴金屬和層狀過渡金屬硫族化合物(Transition Metal Dichalcogenide, TMDs)納米材料為例子,探討了以直接合成和可控相轉變的方法,來製備非常規相和誘導相變的納米材料。文章同時介紹了製備無定形(amorphous nanomaterials)納米材料以及無定形-晶相複合的異相結構納米材料的相關進展。

Phase transformation of transition metal dichalcogenides
非常規相的TMD納米材料的直接合成和相轉變。(圖片來源:DOI:10.1038/s41570-020-0173-4)

團隊認為,同時控制納米材料的相和形貌,仍然是一大挑戰。張教授又指出,納米材料相工程另一極待解決的關鍵科學問題是穩定性:儘管非常規相的材料具備獨特的物理化學性質,但必須採取對策來穩定已製備的非常規相,才能對材料加以應用。

張教授又指出,納米材料相工程領域仍有許多尚待探索的研究方向,例如如何利用電化學、電場、磁場、光輻射等來誘導納米材料的相變。

張教授的研究重點之一是超薄二維納米材料的可控合成、晶相與形貌的同時調控,包括金屬納米層片、石墨烯、金屬二硫屬化物、金屬˗有機框架及共價有機框架等,雖然這些納米材料對於很多人來說都比較陌生,但其實這些材料極具發展潛力,與我們日常生活都息息相關。他舉例說:「我們的研究對於催化反應、潔淨能源、(光)電子器材、納米及生物感測器,以及整治用水等方面,都可以作出貢獻,幫助人類改善生活。」

他指出,納米材料相工程的概念可以擴展到其他具備獨特物理化學性質和應用前景的材料,例如鈣鈦礦,並期望為發現不同新型功能材料提供新想法,開闢新的研究策略。

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