科学探索与国家需求结合 潜心耕耘出丰硕创新成果——记北京大学杨应昌院士研究组

杨应昌院士研究组结合我国资源特点,面向国家需求,重点研究了与磁性相关的稀土金属4f电子的特性.他们研究合成了稀土铁合金新相;研究发现了稀土铁合金中氮的间隙原子效应,并进一步阐明了间隙原子效应的机理;发明了具有自主知识产权的新型稀土永磁材料--钕铁氮.相关研究成果"新型稀土-铁金属间化合物研究"和"氮的间隙原子效应及新型磁性材料研究"分别于1991和2003年获国家自然科学奖二等奖.     

透明致密单质钠

传统高压理论认为,高压可有效缩短金属的原子间距,导致价带和导带展宽,进而使其金属性增强。然而,目前实验可达到的压力条件已足以将物质压缩到芯电子发生重叠的状态。这一高压效应会使金属发生复杂的结构相变而具有独特的晶体结构和新奇的电子性质。曾有理论预言,简单金属锂和钠在高压下会出现原子配对而导致的绝缘相,但这一预言没有得到其它理论和实验的支持。本研究将理论模拟和高压实验测量相结合,发现金属钠在200万大气压下转变为一种新型物质状态——光学透明的宽带隙绝缘态。绝缘态钠具有简单而独特的晶体结构——c轴高度压缩的双六角密堆结构。高压钠的绝缘态不是早期理论预言的原子配对的结果,而是p和d轨道电子杂化,以及芯电子云之间高度交叠的结果。钠原子的价电子受芯电子排斥而高度局域在晶格间隙中,这些在间隙中被"冻结"的价电子完全失去了自由电子的特性,表现出绝缘体的特性。当压力足够使原子的芯电子发生强烈重叠时,这种新型绝缘状态可以在其它元素和化合物中广泛存在。     

森林中没有免费的“氮餐”

<正>自然界是否存在真正“免费的午餐”呢？答案是否定的。当森林缺乏氮的时候（营养不良）,获取氮是生物本能的反应。但是,当森林里面的氮已经很丰富的时候（营养过剩）,就会适得其反。人体需要不断地补充营养物质,自然界中的动物和植物同样也需要不断地补充营养。与人类相似,在森林这个大家庭中,植物和动物需要的营养物质很多,比如氮、磷、钾、钙、钠、镁、铁等。其中,氮是最基础并且非常重要的一种元素。这是因为没有氮就没有蛋白质,没有蛋白质就没有生命。     

催化材料在工业源及局部环境污染物净化方面的研究与应用

本文概要介绍了稀土催化材料的特性,及其在燃烧催化材料、光催化材料和脱硫脱氮催化材料方面的应用。指出了稀土催化材料在工业源和局部空气净化方面具有重要的作用。针对能源与环保领域稀土催化材料的基础科学问题开展东施深入的研究对催化科学本身与实际应用都是十分必要的,并将有助于加速解决我国严重的空气污染问题。     

非平衡等离子体化学研究进展

本文概述了高气压下电场电离气体研究现状与发展趋势以及存在的问题 ,着重研究了高气压下强电离放电的理论与方法。采用极端的物理方法和特殊的工艺手段 ,在放电间隙中形成折合电场强度E/n >3 5 0Td、电子平均能量Te >10eV的介质阻挡强电离放电 ,足以使大部分的气体分子分解、电离成电子、光子、离子、自由基以及活性原子、激发态原子和活性分子碎片等 ,为单分子化学提供活性粒子 ;再在分子层次上按预先设计模型加工新物质、新材料 ,为其在化学工业、环境工程和材料工业等方面应用提供理论依据和技术手段。     

用好自己的"一磅铁"

罗曼·罗兰说:“一磅铁只值几文钱,可是经过锤炼就可以制成几千根钟表发条,价值累万。”这句话形象地道出了天赋(智慧)与创造的辨证关系。每一位大脑正常的人都有着自己的“一磅铁”——天赋。如何使用这“一磅铁”,则呈现出千差万别。人们进行了学习思考,必然会获得知识,形成智慧。至此,则拥有了“一磅铁”。学习的目的即是最终使智慧发挥出效能来。然而,现实是,有的人只把自己的那整磅铁出售,值上几文;有的人把那磅铁锻打成几把镰刀,获得有限的十多元;而有的人则把那磅铁锻造成几千根钟表发条,价值累万。从出售整磅铁到打成几把镰刀,到锻…     

Lattice不一定有“格”

《科技术语研究》创刊号37—38页卢慧筠“几个物理学名词的定名问题”一文说：“crystal lattice中既有由原子排列成的点阵,又有由化学键组成的格子”。要将“lattice”定名为“晶格”而废弃“点阵”。本人不敢苟同。首先,卢文以为的lattice的含义并不科学。晶体中的lattice并非“原子排列成的点阵”而是晶体中一个或多个原子构成的“结构基元”(motif)抽象而得的几何意义的没有体积、没有大小的“点”的“阵列”,即“点阵”。例如,氯化铯的一个点阵点是一个铯原子和一个氯原子的抽象;某种金属锰晶体一个点阵点是29个锰原子的抽象;对蛋白质晶体,一个点阵点常是成百上千个原子的抽象(如：可能一个点阵点是2个蛋白质分子的抽象)。这一抽象不必定跟“格子”联系。没有“格子”,点阵照样存在。lattice也不是“由化学键组成的格子”,而是用几何意义的直线将“点阵”中的几何意义上的“点”连接起来得到的格子,而且对primitive(素或简单)格子所有的点才被直线连接,对“面心”、“体心”、“底心”格子而言也不必所有的点都被直线连接起来。lattice与“化学键”并无必然的联系。例如,金刚石里的“化学键”以任一碳原子为中心指向四面体的四个顶角(最近的碳原子),而(面心立方)金刚石晶体的晶格是一个立方格子,一个C-C化学键也不在立方格子的直线上。以为lattice以描述晶体中的格子为主是一种误解,但因许许多多中外教科书没有正确理解lattice究竟是什么,以讹传讹,久而久之,人们误将错误的lattice概念当作正确的lattice概念了。综上所述,lattice的概念首先是“点阵”,然后才是“格子”,“lattice”定名“晶格”废弃“点阵”似不可取。     

系外行星大气中首次探测到铁

正瑞士伯尔尼大学的延斯·霍伊梅克斯和凯文·亨教授带领的研究团组在《自然》杂志上发表论文,报告在KELT-9b的大气中发现了中性铁原子,以及一次电离的铁和钛离子。这是首次在系外行星的大气中直接探测到重金属的原子和离子,是系外行星领域的重要研究进展。     

全球首列稀土磁浮列车如何“悬挂飞驰”

<正>借助稀土元素的合金材料,可以制造出体积小、磁性密度高、有足够悬浮力的永磁体。8月9日,一列红头白身的空轨列车——“红轨”平稳驶出江西兴国县永丰站。它悬浮在蓝色轨道之下,一路向北至静调库。这条看似“镜像”翻转后的列车线路,正是世界首条稀土永磁磁浮轨道交通工程试验线。到目前为止,全球所有的悬挂式导向运输系统都采用胶轮进行承载和导向,“红轨”则完全采用稀土永磁材料实现悬浮和导向。这是“红轨”和现有磁浮交通系统最大的区别,其也在世界范围内丰富了导向运输系统谱系。     

水稻主要害虫绿色防控技术研究与应用

1项目介绍〈 本项技术针对目前水稻生产农药、化肥的大量使用,导致天敌大幅度减少,害虫的耐药性和生产对农药的依赖性增强,水稻螟虫、稻纵卷叶螟和稻飞虱三大主要害虫呈发生面积大、危害加重的趋势,稻米农药残留超标等质量安全的问题,湖南省农业科学院水稻研究所、植物保护研究所等单位自2003年以来,开展了新型赤眼蜂种群筛选、控害机理研究、高效繁殖与田间释放技术研究,进行了大田天敌繁育和保护技术研究,探索了天敌的控害效应,研制了扇吸式益害分离新型诱虫灯,开展了增苗节氮等农艺措施对控制病害的研究,进行了绿色稻米生产模式及技术体系的集成研究,在湖南、江西等地进行了示范和应用。     

香山科学会议第438--444次学术讨论会简述

2012年10月18日至11月15日,香山科学会议陆续召开了主题为：“DNA损伤响应和修复机制”、“大气PM2．5细颗粒物的健康效应”、“新型二维晶体材料及在未来信息器件中的应用”、“深部煤矿瓦斯灾害与煤层气开发重大基础问题”、“中国东部中一新元古界沉积地层与油气资源”的第438--444次学术讨论会。     

利用多量子相干实现无消相干子空间

量子消相干效应是量子信息处理中的重要问题，也是实现量子计算的主要障碍之一，而无消相干子空间（DFS）是一种克服或减小消相干效应的有效方法。中科院武汉物理与数学所波谱与原子分子物理国家重点实验室魏达秀等在973计划项目“量子通信与量子信息技术”的支持下，提出了用二维核磁共振（NMR）技术和多量子相干实现无消相干子空间的新理论。     

利用表面化学修饰实现纳米结构电子发射性质的周期性调控

国家纳米科学中心&中科院高能所纳米生物效应与安全性联合实验室对碳纳米材料的修饰与基础性质及其生物效应研究方面进行了系列研究。2005年,他们与北京大学第三医院、国家纳米科学中心、中科院化学所研究人员合作,将金属钆(Gd)原子包含在一个约1nm左右的全封闭碳笼内,然后在碳笼外表进行适当化学修饰制成[Gd@C82(OH)22]n纳米颗粒,并利用动物实验、体外细胞实验和生化实验研究了它们的生物效应。结果发现这些纳米颗粒对肝癌细胞的生长抑止效果远远好于目前临床上使用的抗肿瘤药物———顺铂和环磷酰胺。而且他们发现,该纳米颗粒并不直接杀…     

天然气直接转化制乙烯和高值化学品的新途径——中国科学院大连化物所甲烷高效转化相关研究获重大突破

近日,中国科学院大连化学物理研究所包信和研究团队基于“纳米限域催化”的新概念,创造性地构建了硅化物晶格限域的单中心铁催化剂,成功地实现了甲烷在无氧条件下选择活化,一步高效生产乙烯、芳烃和氢气等高值化学品.相关成果发表在2014年5月9日出版的Science[344（6184）：616-619]上.同时,相关成果的PCT专利申请已进入美国、俄罗斯、日本、欧洲和中东等国家和地区.     

名词的完满定义的判据

规范的中文名词需对概念的科学定义反映得贴切。所谓“科学定义”,是指在科学上完满的定义。所谓“完满”,是指所下定义与概念的外延相等,既未缩小又未超出。这就出现了一个问题：如何判断对一概念所下定义是否完满,即完满定义的判据是什么。一先来看一个实例：<例一>,《辞海》(上海辞书出版社1979年版)里对“钢”所下的定义是：“含碳量0.025－2%的铁基合金的总称”。按此定义,含碳量为2.00－2.30%、我国标号为Cr12的冷形变模具钢等就不叫“钢”了;而含碳量为0.50－0.85%、我国标号为STsi14的高硅耐蚀铸铁等等就又叫“钢”了。由此可见,“钢”的上述定义是不完满的,也是不正确的。象这样的例子,在词典之类的术语集里常常出现。下面再列举不同来源的几个：<例二>“亚共析钢(hypoeutectoid steel)〔冶〕含碳量低于0.8%的钢”^〔1〕。按此定义,含碳量为0.6%、含锰量为4%的共析钢,含碳量只有0.4%但完全退火组织中已含有二次碳化物(包括二次渗碳体)的某些高合金钢(过共析钢),就都叫“亚共析钢”了。<例三>“过共析钢(hypereutectoid steel)〔冶〕含碳量高于0.8%的钢”^〔1〕。按此定义,含碳量只有0.4%但完全退火组织中已含有二次碳化物(包括二次渗碳体)的某些高合金钢(过共析钢),就不叫“过共析钢”了。<例四>“二元合金(binary alloy)〔冶〕由两种主要金属成分组成的合金”^〔1〕。按此定义,由一种金属元素与一种非金属元素(比如铁与碳)组成的合金,就不叫“二元合金”了。<例五>“无磁性钢(nonmagnetic steel)〔冶〕含有约12%锰,有时含有少量的镍的合金钢;在常温下几乎没有磁性”^〔1〕。按此定义,完全退火状态没有铁磁性的奥氏体不锈钢(例如含铬18%、含镍8%的不锈钢)等就不叫“无磁性钢”了。<例六>“化合碳(combined carbon)〔冶〕铸铁中以碳化铁形式出现的碳”^〔1〕。按此定义,钢中以碳化铁形式出现的碳以及钢和铸铁中不是以碳化铁形式而是以其它种碳化物形式出现的碳,就都不叫“化合碳”了。<例七>“铁素体：碳溶于α－Fe或δ－Fe中形成的间隙固溶体”^〔2〕。按此定义,不是碳而是氮或其它间隙式元素”溶于α－Fe或δ－Fe中形成的间隙式固溶体以及不是间隙式元素而是代位式元素(例如Cr、Ni、Si等等)溶于α－Fe或δ－Fe中形成的代位式固溶体,就都不叫“铁素体”了。<例八>“珠光体：铁素体和渗碳体的机械混合物(Fe＋Fe₃C),一般以一片铁素体一片渗碳体相间呈片层状存在”^〔2〕。按此定义,以铁素体片层和渗碳体以外的碳化物片层交替重叠而构成的珠光体(例如,我国标号为Cr12钢中的珠光体——由铁素体片层和(Fe,Cr)₇C₃型碳化物片层所构成),就不叫“珠光体”了。<例九>“奥氏体：碳在γ－Fe中的固溶体,在合金钢中则是碳和合金元素溶于γ－Fe中所形成的固溶体”^〔3〕。按此定义,Fe－N系、Fe－Ni系、Fe－Cr系、Fe－Cr－Ni系、Fe－Cr－Mn系等等之内的奥氏体(都不含碳),就都不叫“奥氏体”了。<例十>“莱氏体：铁－碳系中,奥氏体和渗碳体的共晶体”^〔4〕。按此定义,除了铁—碳二元系以外的铁基合金中的共晶体以及不是奥氏体和渗碳体两者组成的共晶体(例如高速工具钢、Cr12型高合金工具钢中的莱氏体),就都不叫“莱氏体”了。由上面对十个定义的分析可见,这些定义都是不完满的,也是不正确的。给概念下了不完满的定义这个问题,不仅我国词典类资料中常出现,而且其它国家的词典类工具书中也常出现,比如,上列实例二—实例五所列的定义,经查对,都是译自“McGraw－Hil Dictionary of Scientific and Technical Terms,1978”;而实例六的定义,是译自“Dictionary of Science and Technology,T.C.Collocott et al,1974.”。这后两种词典都是广为使用的英文科技词典。由此可见,给概念下不完满的定义,是个带有普遍性的问题。所以出现不完满定义考其原因,多半是由于将概念在某局部的属性(或特征)被当作了它的本质属性(或特征)(上列十例皆如此);有时则是由于与当今的世界科技水平不相符合,即所反映的是过去某一时期(比如只是50年代甚至更早)的概念^①。为使我们当前的定名工作中不因依据的定义不完满而定名不当或错误,为使以后撰写定义时不出现不完满的定义,探索“定义完满与否的判据”,是十分必要的。二由于编辑本专业多语种释义词典的需要,我们曾经对诸多中外文词典进行了分析研究,发现：凡一名词给了不完满的定义者,其‘否命题’都不能成立。比如,对前面<例一>所列定义而言,其‘否命题’是“凡不是‘含碳量0.025－2%的铁基合金’都不叫‘钢’”,由该例中对它的分析可见,此否命题是不能成立的;对<例二>而言,其否命题“凡不是‘含碳量低于0.8%的钢’都不叫‘亚共析钢’”,也不能成立;对<例三>而言,其否命题“凡不是‘含碳量高于0.80%的钢’都不叫‘过共析钢’”,亦不能成立;余类推。若将“钢”定义为“初始状态为铸造状态(或者说是‘以液体状态出炉’)、在某些温度区间内可予以形变加工的铁基合金’,则其否命题“凡不是‘初始状态为铸造状态,在某些温度区间内可予以形变加工的铁基合金’都不叫‘钢’”,能够成立。若将“亚共析钢”定义为‘其化学成分为低于共析成分的钢”或者“其完全退火组织为粗珠光体＋先共析铁素体的钢”,则其否命题“凡其化学成分不是低于共析成分的钢’都不叫‘亚共析钢’”或者“凡其完全退火组织不是粗珠光体＋先共析铁素体的钢’都不叫‘亚共析钢’”,皆能成立。若将“过共析钢”定义为“其化学成分为超过共析成分的钢”或者“其完全退火组织为粗珠光体＋二次碳化物(包括二次渗碳体)的钢”,则其否命题都能够成立。若将前面所列其余实例中的“名词”分别给出下列定义,则其否命题都能够成立：(1)二元合金：由两个组元(其中至少一个为金属元素)形成的合金。(2)无磁性钢：实际上没有铁磁性从而不能予以磁化的钢。(3)化合碳：在铁基合金中,与铁和/或其它金属元素形成的金属碳化物里的碳。(4)铁素体：铁与一种或数种其它元素(或者说是“铁与碳和/或其它元素”)所形成的、体心立方结构的固溶体。(5)珠光体：铁素体片层和碳化物(包括渗碳体)片层交替重叠的层状组织。(6)莱氏体：铁基合金在凝固过程中发生共晶相变所形成的、由奥氏体和碳化物(包括渗碳体)所组成的共晶体。本文所列的十个名词,是冶金科学领域所特有的极常用名词。上面所列的后十个定义,在当今整个冶金科学领域里都能普遍适用,没有例外,从而都是完满的。这样,它们的“否命题”必然都能成立。三由本文的分析可以看出,对当今任一科学领域而言,凡一名词的定义是不完满的,则其否命题不能成立;凡一名词的定义是完满的,则其否命题能够成立。总括言之,“其否命题能否成立”是一名词的定义完满与否的判据;换言之,“一名词的完满定义的判据”是“其否命题能够成立”。 ①本文不涉及由于种种原因而造成的根本错误的定义,比如：(1)马氏体区域(martensite range)〔冶〕开始形成马氏体的温度(Ms)和完全形成马氏体的温度(Mf)之间的温度区间^〔1〕;(2)自然时效(natural aging)〔冶〕超饱和金属固溶体在室温下自然冷却的时效^〔1〕;(3)球化组织：金属经热处理后,可获得的分布在金属基体组织上的粒状碳化物^〔2〕。     

环境内分泌干扰效应与内分泌干扰素

近年来有关环境中内分泌干扰物质的环境健康损害效应或生态污染效应已愈来愈受到人们的重视,并正在成为环境科技领域研究的热点课题。本就环境“内分泌干扰效应”与“内分泌干扰物质”、“环境激素”、“环境雌激素”等的定义问题进行浅析,探讨其今后在科研和管理工作中的规范化使用。     

美计划在空间站研究超冷原子

正美国航空航天局计划将一个小盒子送上国际空间站,并以此制造出宇宙中最冷的点。这个盒子被称为冷原子实验室,具有激光器、真空室和一把电磁“刀”,能将气体原子的能量消除,使其保持在极低温的状态。一旦原子在冷原子实验室里降到足够低的温度,就会形成独特的“超流体”物质状态,称为玻色-爱因斯坦凝聚。冷原子实验室由美国航空航天局的喷气动力实验室研发,现在已经进入最后的组装阶段。根据计划,这一装置将在8月份由SpaceX公司的CRS-12龙飞船送往国际空间站。研究人员称,冷     

科技文化专业委员会简介

<正>20世纪90年代以来,随着科学技术的迅猛发展和广泛应用,科学技术的“双刃剑”效应日益凸显,促使人们对科学技术进行系统化和理论化的哲学反思,科技文化研究应运而生,逐渐成为科学技术哲学和文化哲学的重要研究领域。2004年,中国自然辩证法研究会、湖北省自然辩证法研究会和武汉理工大学在武汉联合召开了“全国科技文化与社会现代化学术研讨会”。为了促进科技文化研究,与会同仁发起和酝酿成立科技文化研究学术社团。2005年,经中国自然辩证法研究会秘书处批准,成立了“中国自然辩证法研究会科技文化专业委员会”。     

“稀土之父”徐光宪 改变世界稀土格局

<正>在徐光宪的世界里,稀土是"永远解不开的情结",书写下一段生命的变奏曲。"我怕二三十年后用光了,中国要变成稀土小国!"看到从我国大量出口的稀土只能卖个"白菜价",无序过度开采造成严重的资源流失、环境破坏,中国"稀土之父"徐光宪一度心急如焚。年逾九旬的他再也坐不住了,起程亲赴矿区调查研究。普通人眼里,稀土是神奇的化学物质;对国家而言,稀土是"工业维生素"、重要的战略资源,然     

稀土超磁致伸缩材料研制通过鉴定

日前,由教育部组织专家委员会对北京科技大学新金属材料国家重点实验室承担的863高技术新材料"新型低场高性能〈110〉轴向取向稀土超磁致伸缩材料的研制”通过了鉴定.稀土超磁致伸缩材料是一种具有电磁能与声能、机械能(或信息)相互转换功能的新型功能材料,它可实现"材--电”一体化.该材料是下世纪国防和高新技术的物质基础.它主要应用于声纳水声换能器、线性马达、减振与防振系统、燃油喷射系统、波动采油、飞机机翼调控系统和超大功率超声换能器技术.该材料是未来新技术与新经济增长点的重要基础材料之一.该课题所研制的材料已成功地应用在军工和民用部门,效果良好,取得了显著的社会效益和潜在的经济效益.