项目名称一维纳米结构的固体理论研究

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1、项目名称：一维纳米结构的固体理论研究项目简介：纳米管因其家族丰富、性质优异而被广泛研究和构筑，其卷曲的基平面结构-石墨烯作为严格的二维材料且具有丰富的电荷密度也已受到更为广泛的关注。基于传统固体量子理论对纳米管、纳米带、纳米线进行电声子性质及其输运特征和量子效应的研究不仅会有利推动纳米科学和技术的繁荣和发展，更有利于加强对这些准一维纳米结构物理性质及其量子效应的科学认识。由是，一门新的物理学和材料科学相交叉的学科分支-纳米物理学有必要凝练、形成。在国家自然科学基金的持续支持（59871044，,10674070，10674113）下，我们开展了构筑原子相互作用势、发展紧束缚杂化理论求解相互作用

2、哈密顿量矩阵、发展对称操作方法建立求解纳米结构声子谱的晶格动力学理论、基于声子跃迁原理建立一维纳米结构热输运理论、基于卷曲结构模型建立紧束缚近似计算纳米笼状结构的能级结构理论、发展格林函数方法求解一维纳米结构的电子输运、基于一维纳米结构及其耦合体系的电子结构和量子效应设计、构筑纳电子器件及其纳电子理论等多方面的理论研究，建立了单壁和多壁碳纳米管及其他无机纳米管、石墨烯纳米带及其衍生结构、纳米线和量子线等的纳米结构的成健特征及其卷曲结构的应力应变关系，探讨了纳米结构关联的电声子性质及其纳米物理机理。基于传统固体理论脉络，建立了较系统的纳米物理理论体系，形成了首部纳米物理学，被原国防科技工业委员会

3、评为国防特色学术专著。我们的理论研究结果发表在Phys. Rev. Lett.、Phys. Rev.、Appl. Phys. Lett.等著名物理学期刊上，其中Phys. Rev B 达14篇、Appl. Phys. Lett.6篇。本项目的研究成果为纳米科学的发展做出了贡献。我们关于纳米管的声子谱、电子谱的解析性描述和分析已成为该领域的重要理论结论，一些重要的预言和热输运、电输运物理机制及其量子效应的描述已在相关领域产生重要影响。有关纳米管的电声子性质和热效应等研究结果被最具权威的国际综述期刊如Rev. Modern Phys.、Chem. Soc. Rev.、Adv. Phys.、Surf

4、. Sci. Rep.、Prog. Mater. Sci.、Annual Rev. Mater. Res.、Mater Today等的综述性论文以较大篇幅介绍和引用，一批国际权威学者如美国工程院院士Dresselhaus教授等多次在Science、Nature Nanotech.、Nature Commun.、Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.、 Nano Lett.、Small、Carbon、ACS Nano、Phys. Rev. Lett.、JACS等权威期刊引用本项目的研究成果。绝大多数代表性论文（代表性论文2-9）从发表至今一直被持续关注和引用，如：代表作8P

5、RB71 033404（2005）发表的论文被引用31次，2014年继续被Nature Commun. 5 3666一文所引用。据检索，截止2013年，2001年以来发表的所有本项目论文均仍在被引用；本项目在一维纳米结构的物理理论方面所发表的主要论文被SCI引用809次，其中他引633次；所培养的博士研究生1人获全国优秀博士学位论文（2006）。无推荐或回避专家完成人情况表姓 名颜晓红性 别男排 名1出生年月出生地民 族汉身份证号党 派中共国 籍中国行政职务副校长归国人员归国时间工作单位南京邮电大学所在地南京办公电话家庭住址住宅电话通讯地址江苏省南京市文苑路9号南京邮电大学校长办公室邮政编码2

6、10046电子信箱yanxh移动电话毕业学校中科院固体物理所文化程度博士研究生毕业时间1997.12技术职称教授专业、专长凝聚态物理，物理电子最高学位博士曾获科技奖励情况非周期体系的结构特征及其物理性质：重正化群和转移矩阵方法，教育部科技进步奖（基础类）三等奖（1998）纳米功能材料的性能模拟，湖南省科技进步奖二等奖（2003）参加本项目起止时间自2001.01 至2013.12本人对本项目主要学术贡献：（限300字）1. 支持本项目研究的国家自然科学基金的主持人；2. 主要申报论文的通信作者及参加本项目人员的研究生指导教师；3. 重要科学发现之七的主要贡献者；4. 纳米物理学概念和知识架构的

7、提出者，代表作1的统稿、定稿人。声明本人严格按照要求，如实提供了本推荐书及相关材料，且不存在任何违反中华人民共和国保守国家秘密法和科学技术保密规定等有关法律法规的情形，如有不符，本人愿意承担相关后果并接受相应的处理。 本人签名： 年 月 日姓 名丁建文性 别男排 名2出生年月出生地民 族汉族身份证号党 派中共党员国 籍中国行政职务归国人员归国时间工作单位湘潭大学所在地湖南 湘潭市办公电话家庭住址住宅电话通讯地址湘潭大学物理系邮政编码411105电子信箱jwding移动电话毕业学校湘潭大学文化程度博士研究生毕业时间2003.10技术职称教授专业、专长凝聚态物理最高学位博士曾获科技奖励情况湖南省科

8、技进步二等奖（2003）；全国优秀博士学位论文奖（2006）；湖南省科技进步奖三等奖（2007）。参加本项目起止时间自 2001 至 2004本人对本项目主要学术贡献：（限300字）前述重要科学发现之二的主要贡献者,湖南省科技进步三等奖的第一完成人。考虑纳米管卷曲结构下化学键的各向异性特征，建立了修正的紧束缚哈密顿量；发展转移矩阵方法，率先得到了纳米管的本征能量与管径、键参量、螺旋度等结构参量关系的解析表达式。该表达式可普遍用于解释纳米管的谱特征和物理性质，澄清和解释纳米管的系列新现象。进一步研究了缺陷结构、杂质吸附、有限长度、结构畸变等对一维纳米材料电子性质的影响，预言了系列新效应。博士论文

9、获得“全国优秀博士学位论文”称号（2006）。声明本人严格按照要求，如实提供了本推荐书及相关材料，且不存在任何违反中华人民共和国保守国家秘密法和科学技术保密规定等有关法律法规的情形，如有不符，本人愿意承担相关后果并接受相应的处理。 本人签名： 年 月 日姓 名曹觉先性 别男排 名3出生年月出生地民 族汉族身份证号党 派中国共产党国 籍中国行政职务归国人员美国访问学者归国时间2009.09工作单位湘潭大学所在地湖南省湘潭市办公电话家庭住址住宅电话通讯地址湘潭大学物理系邮政编码411105电子信箱jxcao移动电话毕业学校湘潭大学文化程度研究生毕业时间2003.10技术职称教授专业、专长凝聚态物理

10、最高学位博士曾获科技奖励情况湖南省科技进步二等奖（2003）；湖南省科技进步奖三等奖 (2007)参加本项目起止时间自2001.01 至 2004.12本人对本项目主要学术贡献：（限300字）前述科学发现之三、五的重要贡献者。探索准一维纳米管结构体系热学性质的本质特征及其普适规律，利用力常数模型和经验势场方法，并结合晶格动力学理论发展了一套程序软件包。该该软件包集结构搜索功能、色散关系、热输运性质于一体。基于该程序系统地研究了碳纳米管、硼碳纳米管、硼氮纳米管、Si纳米线等准一维纳米结构体系的晶格动力学，并结合声子跃迁模型探索了其热容、热导等热力学性质，解释了系列实验，预期了纳米材料新效应。Re

11、v. Modern Phys.、Adv. Phys.等权威综述期刊对本人研究工作有大量综述、引用和评价。声明本人严格按照要求，如实提供了本推荐书及相关材料，且不存在任何违反中华人民共和国保守国家秘密法和科学技术保密规定等有关法律法规的情形，如有不符，本人愿意承担相关后果并接受相应的处理。 本人签名： 年 月 日姓 名肖杨性 别男排 名4出生年月出生地民 族汉身份证号党 派中共国 籍行政职务归国人员法国访问学者归国时间2009.11工作单位南京航空航天大学所在地南京办公电话家庭住址住宅电话通讯地址江苏省南京市将军大道29号南京航空航天大学理学院邮政编码211106电子信箱fryxiao移动电话毕

12、业学校湘潭大学文化程度博士研究生毕业时间20076技术职称副教授专业、专长凝聚态物理最高学位博士曾获科技奖励情况参加本项目起止时间自2003.04至2013.12本人对本项目主要学术贡献：（限300字）始终参与本项目的研究。前述重要科学发现之四的主要贡献者。发展了五轴旋转操作方法，结合力常数模型和经验势场方法，研究了碳纳米管、BN纳米管等一位纳米结构的声子谱特征及其振动模式；基于声子跃迁理论，探讨了一维纳米结构的热输运机理及其热导性质；开展了一维纳米结构分子动力学和密度泛函计算的势能面构造、电子结构及其量子效应、纳电子器件设计与应用等多方面的研究，取得了一系列创新性成果。Rev. Modern

13、 Phys.、adv. Phys.等权威综述期刊对本人研究工作有大量综述、引用和评价。声明本人严格按照要求，如实提供了本推荐书及相关材料，且不存在任何违反中华人民共和国保守国家秘密法和科学技术保密规定等有关法律法规的情形，如有不符，本人愿意承担相关后果并接受相应的处理。 本人签名： 年 月 日姓 名毛宇亮性 别男排 名5出生年月出生地民 族汉身份证号党 派中国共产党国 籍中国行政职务系副主任归国人员法国访问学者归国时间2013.1工作单位湘潭大学所在地湖南省湘潭市办公电话家庭住址住宅电话通讯地址湘潭大学材料与光电物理学院邮政编码411105电子信箱ylmao移动电话毕业学校湘潭大学文化程度博士

14、研究生毕业时间2008.12技术职称教授专业、专长凝聚态物理最高学位博士曾获科技奖励情况湖南省科学技术进步奖三等奖（2007）。参加本项目起止时间自 2003年9月 至 2005年8月本人对本项目主要学术贡献：（限300字） 前述重要科学发现之四、五的重要贡献者，从理论上预言了直径最小碳纳米管存在的可能性和稳定性，揭示了实验上发现的最细碳纳米管的微观结构和电子性质，发现了最细(2,2)碳纳米管在双壁管中存在的物理原因，论证了当时的实验结果。具体成果为代表性论文、论著5，以及Nanotech. 15, 1000 (2004)、Nanotech. 16, 3092 (2005)等。发表的论文被Na

15、ture Comm.、Nano Lett.、Phys. Rev. Lett.等国际顶尖物理和纳米期刊引用共100余次，且在小直径碳纳米管和相关实验工作中一直作为基本判据被引用。论文成果获湖南省科学技术进步奖三等奖、湖南省优秀硕士学位论文奖等奖励。声明本人严格按照要求，如实提供了本推荐书及相关材料，且不存在任何违反中华人民共和国保守国家秘密法和科学技术保密规定等有关法律法规的情形，如有不符，本人愿意承担相关后果并接受相应的处理。 本人签名： 年 月 日姓 名杨玉荣性 别男排 名6出生年月出生地民 族汉身份证号党 派中共国 籍中国行政职务归国人员美国访问学者归国时间2012.11工作单位南京航空航

16、天大学理学院所在地南京办公电话家庭住址住宅电话通讯地址南京市将军大道29号南京航空航天大学理学院邮政编码210016电子信箱yryang移动电话毕业学校南京航空航天大学文化程度博士研究生毕业时间201003技术职称讲师专业、专长凝聚态物理最高学位博士曾获科技奖励情况参加本项目起止时间自 2003年9月 至 2013年12月本人对本项目主要学术贡献：（限300字） 前述重要科学发现之六、七、八的重要贡献者。在Phys. Rev. Lett.等权威期刊发表多篇有重要学术创新的研究论文。揭示了纳米管、石墨带等准一维纳米结构的介电和光学性质及其结构关联效应，分析了准一维纳米结构的光谱红移效应、光生伏特

17、效应、力光效应等奇特的物理效应及其物理机理。所得结果被重要综述期刊论文Prog. Mater. Sci.57(3) 437 （2012）引用和评价，有重要的学术影响。声明本人严格按照要求，如实提供了本推荐书及相关材料，且不存在任何违反中华人民共和国保守国家秘密法和科学技术保密规定等有关法律法规的情形，如有不符，本人愿意承担相关后果并接受相应的处理。 本人签名： 年 月 日姓 名郭艳东性 别男排 名7出生年月出生地民 族汉身份证号党 派国 籍中国行政职务归国人员否归国时间工作单位南京邮电大学所在地南京办公电话025-85866131家庭住址住宅电话通讯地址江苏省南京市栖霞区文苑路9号南邮电子学院

18、学科楼305室邮政编码210023电子信箱yandongguo移动电话毕业学校南京航空航天大学文化程度博士研究生毕业时间2013.12.08技术职称讲师专业、专长凝聚态物理最高学位博士曾获科技奖励情况参加本项目起止时间自2008.09 至 2013.12本人对本项目主要学术贡献：（限300字）前述重要科学发现之六、七、八的重要贡献者。在Appl. Phys. Lett等权威期刊发表多篇有重要学术创新的研究论文。研究了碳原子链、巴基球、纳米带等结构的电子结构及其输运性质，发现了量子逻辑运算等多种量子效应，构造了多种纳电子器件。声明本人严格按照要求，如实提供了本推荐书及相关材料，且不存在任何违反中

19、华人民共和国保守国家秘密法和科学技术保密规定等有关法律法规的情形，如有不符，本人愿意承担相关后果并接受相应的处理。 本人签名： 年 月 日论文、论著目录1.不超过10篇代表性论文、专著序号论文、专著名称/刊名/作者影响因子年卷页码年(卷):页码发表年月通讯作者/第一作者(中文名)SCI他引次数他引总次数是否国内完成1纳米物理学/哈尔滨工程大学出版社/颜晓红，严辉2010，ISBN978-7-81133-683-22010.04颜晓红/颜晓红是2Analytical relation of band gaps to both chirality and diameter of single-wa

20、ll carbon nanotubes /Phys. Rev. B/丁建文，颜晓红，曹觉先3.742002（66）：0734012002.08颜晓红/丁建文69100是3Exact study of lattice dynamics of single-walled carbon nanotubes/ Phys. Rev. B/ 曹觉先，颜晓红,肖杨,唐翌3.742003(67):0454132003.01颜晓红/曹觉先4759是4Specific heat and quantized thermal conductance of single-walled boron nitride nan

21、otubes/Phys. Rev. B/肖杨，颜晓红，曹觉先，丁建文，毛宇亮，向君3.742004(69): 2054152004.05颜晓红/肖杨85107是5Thermal conductivity of Zigzag single-walled carbon nanotubes:Role of the umklapp process/ Phys. Rev. B/ 曹觉先，颜晓红，肖杨，丁建文3.742004(69): 0734072004.02颜晓红/曹觉先6588是6Band structures of carbon nanotubes: the sp3s* tight-binding

22、 model /J. Phys.: Condens. Matters/ 曹觉先，颜晓红，丁建文2.352001(13): L271-L275 2001.04颜晓红、曹觉先2437是7First-principles study of the (2,2) carbon nanotube/Phys. Rev. B/毛宇亮，颜晓红, 肖杨3.742005(71): 033404 2005.01颜晓红/毛宇亮2436是8First-principles study of tramsistion-metal-doped single-walled carbon nanotubes/ Nanotechno

23、logy/ 毛宇亮，肖杨，颜晓红3.822005(16):3092-30962005.12颜晓红/毛宇亮3747是9Revisiting properties of ferroelectric and multiferroic thin film under tensile strain from first principles/ Phys. Rev. Lett. /杨玉荣，任伟， Stengel M, 颜晓红7.522012(109): 0576022012.08杨玉荣/杨玉荣3142否10Computational Investigation of DNA Detection Using Single-Electron Transistor-Based Nanopore/J. Phys. Chem. C/郭艳东，颜晓红，肖杨4.772012(116):21609216142012.09颜晓红/郭艳东912是