吉林大学原子与分子物理研究所简介

吉林大学原子与分子物理研究所经教育部批准于1979年成立,现有原子与分子物理和凝聚态物理两个国家重

办公大楼

点学科。其中凝聚态物理学科于1992年经国家计委批准成立了超硬材料国家重点实验室。研究所所在的物理学科于1985年首批建立博士后流动站,为国家物理基础科学研究与教学人材培养基地,有一级学科博士学位授予权。

原子与分子物理学科于1978年招收我国第一批原子与分子物理专业研究生11人,国务院学位委员会于1981年和1983年先后批准其为原子与分子物理学硕士和博士学位授权点,1991年该学科被确定为吉林省重点学科,1995年通过评审为“211工程”项目重点建设学科,2001年批准为国家重点学科。多年来该学科建立了较齐全并具特色的原子与分子物理学科方向,有一支整体实力较强的学术队伍。现有教师22人,其中教授16人(博士生导师10人),副教授6人,讲师4人。实验专业工程技术人员8人,其中3人具有高级工程师职称。有专业实验室6个,拥有一批各种先进仪器设备和用于高性能科学计算的计算机。经过多年来的努力原子与分子物理学科已形成了原子分子结构、光谱和碰撞理论、原子分子和团簇的激发态动力学过程、飞秒激光与超快过程、强场物理、计算数学物理方法等研究方向,原子与分子物理研究所已成为我国原子与分子物理学人才培养和科学研究的主要基地之一, 为本学科和相关领域培养了一大批高素质的优秀人才。

凝聚态物理学科于1981年被国家首批批准为博士学位授予点,1986年被评为国家重点学科,1989年成立超硬材料国家重点实验室,1995年通过验收对外开放。本学科围绕学科发展的前沿和国家经济建设的需要开展研究,已形成了超硬材料和新型多功能高压相材料的制备科学与技术、高温高压等极端条件下的物理、超硬材料的物理基础和应用、纳米材料等有特色的研究方向,取得了一系列创新性成果。本学科现有16位教授(博士生导师10人),6位副教授,已形成了一支整体实力强、年龄和知识结构合理的高水平学术队伍。超硬材料国家重点实验室拥有一批各种先进仪器设备和用于高性能科学计算的计算机,具备了国内一流的凝聚态物理研究和教学的条件,同时还为本学科和相关领域培养了一大批高素质的优秀人才。[1]

重点学科

原子分子物理

原子与分子物理学科是我国第一批有权授予硕士学位和博士学位的学科。1979年经教育部批准成立吉林大学原子与分子物理研究所, 1985年首批建立博士后流动站,1993年获批准为国家物理基础科学研究与教学人才培养基地,1998年获一级学科博士学位授予权,2002年被批准为国家重点学科。

学科主要研究方向有原子分子结构、光谱和碰撞理论,原子分子激发态动力学,原子分子激光光谱,强场原子分子物理,团簇物理,分子动力学模拟,原子分子的超快过程和微波波谱和红外物理等十几个研究方向,涵盖原子与分子物理的各领域。

学科拥有一支整体实力强、年龄和知识结构合理的学术队伍,有教师14人,其中教授7名、博士导师6人、副教授1人,具有博士学位的年轻学术骨干6人。

学科装备了一批先进的原子与分子物理实验仪器设备和多种原子与分子物理计算大型程序。有专业实验室、研究室面积1000m,拥有仪器设备共计300余件,总价值近1500万元。目前承担国家自然科学基金重点项目1项、国家基础研究重大项目(973)子课题2项、国家自然科学基金项目9项和其他各类研究项目7项,合同经费总额500万元。

学科已为国家培养了一大批原子与分子物理学科高级人才,毕业生中有2人获得国家杰出青年科学基金,11人为博士生导师,1人为长江学者奖励计划特聘教授,另外还培养了7名博士后。目前每年招收本科生15人,硕士研究生25人,博士研究生9人。

学科已聘请多名国际知名学者任名誉或客座教授,与多个国际一流研究单位建立了较密切的联系和长期合作关系。10年来,举办过2次全国学术会议;原子与分子物理学科教师共有40余人次出国进行学术交流;有30余人次国外专家到本学科访问交流和进行合作研究;派出20余名学生到国外攻读博士学位和进行博士后研究工作。已成为我国在该学科国际学术交流的主要窗口之一。

凝聚态物理

凝聚态物理学科于1981年被国家首批批准为博士学位授予点,1986年被评为国家重点学科,1989年成立超硬材料国家重点实验室,1995年通过验收对外开放。学科围绕学科发展的前沿和国家经济建设的需要开展研究,已形成了超硬材料和新型多功能高压相材料的制备科学与技术、高温高压等极端条件下的物理、超硬材料的物理基础和应用、纳米材料等有特色的研究方向,取得了一系列创新性成果。学科现有16位教授(博士生导师10人),6位副教授,已形成了一支整体实力强、年龄和知识结构合理的高水平学术队伍。超硬材料国家重点实验室拥有一批各种先进仪器设备和用于高性能科学计算的计算机,具备了国内一流的凝聚态物理研究和教学的条件,同时还为本学科和相关领域培养了一大批高素质的优秀人才。

历史沿革

原子与分子物理是研究原子分子结构,运动规律,相互作用以及周围环境对其影响的学科。它是许多学科的基础。但是,由于种种原因,我国在很长一段时间里,没有把它当作物理学的一门重要的学科,致使我国的原子与分子物理研究长期处于比较薄弱的状态。1962年时任吉林大学物理系副主任、中国科学院东北物理研究所(现中科院长春物理研究所的前身)所长、国家科委物理学科组成员的芶清泉教授参加制订国家科委十年补充计划时,在王竹溪先生主持下,负责起草,在“理论物理规划”中补列了“原子与分子理论”项目。在先生带领下,吉大物理系固体理论教研室和东北物理所的20多人开展了原子分子物理的理论研究工作。他们用电子计算机系统计算了第二、第三和第四周期元素的原子以及重原子(如铀)的基态和激发态的波函数、能级和跃迁几率;过渡金属中3d电子交换作用与能带结构;稀土金属中的交换作用及铜的高压固体状态方程与能带结构,这些工作不仅与国外的同类研究大致平行,而且具有自己的特色:研究更系统、目的更明确(原子波函数的研究与解决固体问题及其他应用问题密切结合)。在此过程中培养了一批优秀人才,其中许多现己成为知名学者和学术带头人。

1963年在北京召开的中国物理学会年会上,上述研究成果受到普遍重视,与会学者认为这是我国利用计算机进行系统理论计算的良好开端,对原子物理研究工作开始活跃感到欣慰。在这次年会上,钱学森作了题为“力学研究中的若干物理问题”的报告,呼吁物理学家开展这方面的工作,即研究高温气体、高压气体和高压固体中的原子分子问题,并以此为基础研究尖端技术中提出的力学问题。中科院副院长吴有训极力主张由芶清泉安排力量对钱学森提出的问题进行研究。会后芶清泉组织吉大和东北物理所的教师和研究人员开展了高温气体和高压固体中原子间相互作用力、慢电子碰撞和状态方程等课题的研究。在一两年中,研究工作取得了较快的进展,特别是对慢电子与氧原子和氮原子弹性散射截面的计算,取得了符合使用要求的可靠结果。这些结果引起钱学森的重视,他指出:“物理力学没有很好的原子与分子物理作基础是不行的。” 1966年清泉在《物理通报》上发表的“物理力学及其物理基础”一文进一步阐述了这个重要观点,在钱学森的倡导下,中国物理学会和中国力学学会于1966年2月3日在北京科学会堂召开了“原子与分子物理及物理力学学术座谈会”。芶清泉率潘守甫和邹广田等出席会议并报告了吉林大学的研究成果。这次会议使大家进一步认识到,研究和发展原子与分子物理学的重要意义。

创始人、第一任所长芶清泉教授

1972年以后,芶清泉和潘守甫等承担了七机部关于高温高压下辐射吸收和高压固体状态方程的研究课题,继续进行了原子与分子物理问题的研究。

  1977年制订全国基础学科发展规划时,在芶清泉主持下专门制订了“原子与分子物理发展规划”。从此,原子和分子物理作为物理学的一个重要分支的地位得以确认。在该规划的推动下,自1978年开始培养原子与分子物理专业的研究生。年经教育部批准,在吉林大学创建了我国第一个原子与分子物理研究所,其中包括原子与分子物理理论、高压物理和高压合成。芶清泉教授为首任所长,刘运祚、刘俊喆任副所长。该所早期的教师和研究人员包括:包括潘守甫、王为人、丁培柱、邹广田、王立中、侯兰田、董维义、张均、徐洪山、徐玉书、赵永芳、金曾孙、曲美琴、郝兆印、崔启良、王长禄等主要的研究工作除继续研究高温高压下的原子分子物理和高压物理以外,还投入了人造金刚石的高温高压合成、波谱学等研究。

第二任所长:邹广田院士

1982年芶清泉教授调离吉林大学,由邹广田教授担任了吉林大学原子分子物理研究所所长,潘守甫、刘俊喆任副所长。邹广田教授主要从事高压下凝聚态物质的结构及其物理性质的研究,他领导在吉林大学建立了世界首批百万巴实验室之一的高压物理研究室,开展了微型金刚石砧超高压装置和高压光的单晶和多晶结构分析、高压喇曼光谱、高压荧光光谱、高压电学结合等实验系统,推动了我国高压物理的发展。近年来邹广田院士与毛河光院士合作,在极端条件下物性测量,模拟地球及行星深部构造及动力学现象,超导巨磁阻,含能等新型功能材料的研制方面又取得了许多成果。金曾孙教授在金刚石薄膜领域做出了大量的创造性工作,为我国金刚石膜的研究与开发作出了重要贡献。他在国内首先建立了热丝CVD制备金刚石膜方法,并于1987年初在国内首次合成出金刚石膜。潘守甫教授领导的原子分子物理理论研究室在激光与物质相互作用方面的卓有成效的工作,于1984年受到国防科工委的嘉奖。

  1983年王治文与美国学者陆光祖合作,开展原子高激发态的多通道量子亏损理论研究。他们首次引入有效通道概念,把量子亏损理论推广到开壳层情形提供了一个可行的途径,建立了组态相互作用方法与多通道量子亏损理论的联系,提出一种可行的计算原子高激发态性质的理论方法(EQDT)。徐玉书等自己动手制造出国内首台微波-红外双共振谱仪和脉冲梯度场自旋回波实验装置;完成了多项研究课题。汤大新从美国引进的5DX-付立叶变换红外谱仪由原来只能测吸收谱扩展到也可测发射谱。汤大新和杨钧等系统地研究了锰、铁、钴和铜氧化物陶瓷基半无机高聚合物介质膜,含微粒子半无机高聚物复合陶瓷膜等系列红外辐射材料获得多项国家专利填补了国内的空白年。

  1983年,吉林大学原子与分子物理研究所率先从美国引进具有国际先进水平的YAG激光泵浦可调谐染料激光系统(220nm-800nm),张在宣、蒋占魁、朱颀人、丁大军等人自行设计造出了第一套原子束装置和热管炉装置,进而建起了具有国内先进水平的原子光谱实验室。与此同时,张在宣、丁大军等人与晏于模、金钦汉等合作,在国内首次用激光共振增强电离光谱方法实现了多种元素的灵敏检测

第三任所长:王治文教授

1990年10月王治文教授任原子与分子物理研究所所长。在此期间,原子分子物理学科和凝聚态物理学科在教学、科研各方面都得到了很大的发展。丁培柱教授将经典哈密顿系统的辛算法推广到微观哈密顿系统。证明了时间相关薛定格方程的波函数的(酉)内积不变性等价于波函数虚部和实部组成的实函数向量的辛积和内积的不变性;赵永芳教授与芬兰学者P.Pyykko合作,用量子化学从头算(Ab initio)方法系统地研究了由第一和第二周期元素可能形成的双原子和三原子分子通过比较它们的键长、振动频率、形成热及势能曲线等特征量分析这些分子成键的倾向性,预言人工可能合成的新分子。周雅君教授与澳大利亚学者I. E. Mcarthy合作应用Feshbach算符理论,将电子与原子碰撞的光学势方法推广到多电子靶体系研究了连续通道对散射截面的影响。在此基础上建立和发展了正电子和原子散射体系的光学势。首次计算了正电子和氦原子的散射截面正负电子和氖、氩、氪、氙原子散射的电离截面。进而计算了正负电子与氦、钾、钠原子碰撞的散射截面与实验符合得很好。朱颀人教授运用最新的强激光场原子动力学理论在该领域得出了一系列新的受到同行瞩目的结果为这一前沿领域的持续而深入的研究奠定了坚实的基础。

现任所长:丁大军教授

经国家计委批准,在高压物理、高压合成和薄膜研究室基础上于1995年成立了超硬材料国家重点实验室,由邹广田教授出任实验室主任丁大军教授担任原子与分子物理研究所所长。新吉林大学组成后2002年原子与分子物理研究所由理化楼搬迁到前卫南区理化实验楼。目前原子与分子物理和凝聚态物理主要研究领域有原子分子结构、光谱和碰撞理论、原子分子和团簇的激发态动力学过程、飞秒激光与超快过程、强场物理、计算数学物理方法、超硬材料和新型多功能高压相材料的制备科学与技术、高温高压等极端条件下的物理、超硬材料的物理基础和应用、纳米材料等研究方向。

第一批原子与分子物理硕士研究生

吉林大学原子与分子物理研究所是我国最早的原子分子物理学研究生培养基地。1978年恢复研究生教育后,以芶清泉教授为首的指导教师组招收了首批原子与分子物理硕士研究生(共计12人),国务院学位委员会于1981年和1983年先后首批批准吉林大学原子分子物理研究所为原子与分子物理学和凝聚态物理硕士和博士学位授权点。1984年美国学者陆光祖受聘于吉林大学,开始原子分子物理学博士研究生培养工作。1986年在国家评审中吉林大学凝聚态物理学科成为首批国家重点学科,2001年原子与分子物理学科通过评审被批准为国家重点学科。

伴随着伟大祖国改革开放和建设有中国特色社会主义事业日新月异的发展,吉林大学原子与分子物理研究所已走过近年的发展历程,形成了若干长期和比较稳定且具有自身特点的研究方向和研究基础,有着一支整体学术水平较高、实力强的学术队伍,己成为我国原子与分子物理与凝聚态物理人才培养和科学研究的主要基地之一。