张东辉(理论与计算化学)院士|突破多原子反应量子动力学理论 奠基高精度势能面与化学反应共振态研究
张东辉(理论与计算化学)院士|突破多原子反应量子动力学理论 奠基高精度势能面与化学反应共振态研究
一. 基础信息概览
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中文姓名:张东辉
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英文姓名:Donghui Zhang / Dong-Hui Zhang
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生卒年月:1967年1月出生于浙江舟山
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所属学部:中国科学院化学学部
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当选年份:2017年
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主要研究领域:理论与计算化学、化学反应动力学、量子散射理论、多原子体系高精度势能面构造、气相与界面反应动力学
二. 核心学术贡献
1. 研究方向
张东辉院士长期致力于化学反应动力学理论与计算方法的前沿探索。针对多原子反应体系量子散射计算极度复杂、多体势能面高精度拟合困难,以及基元反应微观动态演化机制不明等重大物理化学难题,重点聚焦于发展高效的多原子反应量子含时波包动力学方法、构建多体高精度势能面,以及揭示化学反应共振态、量子干涉与几何相位效应等微观量子现象。
2. 标志性成果
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多原子反应量子含时波包动力学理论与计算突破:建立了适用于多原子体系的高效量子含时波包理论与计算程序,攻克了四原子及多原子体系量子散射计算的固有难题;在国际上率先实现了四原子反应(如 )及代表性气相六原子反应(如 )的精确量子动力学计算,将化学动力学的精确理论研究成功从传统“三原子体系”推进到“多原子体系”。
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高精度势能面构建方法与反应动态微观机制阐明:发展了基于神经网络与高阶电子结构理论的多原子体系高精度势能面构造新策略,显著提升了势能面拟合精度与计算效率;深入阐明了反应物碰撞能、量子态、振动局域模式及同位素取代等微观因素对反应几率、产物量子态与空间角分布的调控规律,实现了对多原子化学反应的高精度理论预测。
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化学反应共振态机制揭示与量子干涉效应理论确证:与实验团队(如杨学明院士等)紧密合作,在 等经典基元反应中成功发现了由反应物振动激发诱导的极短寿命反应共振态,揭示了其准束缚态本质并证明共振现象在振动激发态反应中广泛存在;理论与实验协同证明了化学反应中的几何相位效应(Geometric Phase Effect)与漫游(Roaming)机理,在《Science》等顶级期刊发表了多篇重大原创成果。
3. 学术地位与影响
张东辉院士是我国理论与计算化学及化学反应动力学领域的领军科学家。他发明的量子动力学计算新方法与高精度势能面构造技术,极大地改变了化学动力学依赖经验预测的研究范式,使我国在化学动力学理论计算与定量预测领域跃居国际领先水平。他以第一完成人荣获国家自然科学奖二等奖、亚太理论与计算化学家协会“福井奖章”(Fukui Medal)及两项辽宁省自然科学奖一等奖,对推动我国理论化学的原始创新作出了卓越贡献。
三. 教育与职业轨迹
1. 教育背景
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1989.09 – 1994.05:美国纽约大学(New York University)化学系,化学物理专业,获理学博士学位(导师:张增辉教授)。
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1985.09 – 1989.07:复旦大学物理系,固体物理专业,获理学学士学位(CUSPEA项目留美)。
2. 工作履历
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2006.01 – 至今:中国科学院大连化学物理研究所,研究员、博士生导师、首席研究员;化学反应动力学全国重点实验室(原分子反应动力学国家重点实验室)主任(2017年当选中国科学院院士)。
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2000.07 – 2005.12:新加坡国立大学计算科学系,副教授(终身教职;期间2004.01–2005.12兼任中国科学院大连化学物理研究所客座研究员)。
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1997.06 – 2000.06:新加坡国立大学计算科学系,助理教授。
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1995.06 – 1997.05:美国芝加哥大学(University of Chicago)化学系,博士后研究员。
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1994.06 – 1995.05:美国纽约大学化学系,博士后研究员。
四. 主要荣誉与奖项
1. 国家级奖项
- 2014年:国家自然科学奖二等奖(项目名称:《态-态分子反应动力学研究》,第一完成人)。
2. 国际荣誉
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2020年:亚太理论与计算化学家协会“福井奖章”(Fukui Medal)。
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2000年:新加坡国家科学奖(Singapore National Science Award)。
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1998年:新加坡杰出青年科学家奖(Young Scientist Award)。
3. 其他重要荣誉
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2010年代:辽宁省自然科学奖一等奖2项(第一完成人)。
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2010年代:入选国家高层次人才特殊支持计划领军人才(“万人计划”)、国家百千万人才工程。
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2008年:获得国家杰出青年科学基金资助。
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2003年:获得国家自然科学基金海外及港澳青年学者合作研究基金(海外杰青)。
五. 社会职务与学术服务
1. 学术期刊任职
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《Chinese Journal of Chemical Physics》(化学物理学报)编委。
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《Scientific Reports》原编委。
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多家国内外物理化学及理论计算化学权威期刊审稿人/编委。
2. 重要社会与学术兼职
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中国科学院大连化学物理研究所化学反应动力学全国重点实验室主任。
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中国化学会化学动力学专业委员会副主任。
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中国化学会理论与计算化学专业委员会委员。
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政协辽宁省第十二届委员会常务委员。
六. 个人风格与格言
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治学理念:“理论与计算不仅要能够解释实验,更要走在实验前面,去预测未知现象、检验规律。做科研要专注沉静,把量子反应动力学的计算精度做到极致。”
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作风与态度:治学严谨求实,甘坐“冷板凳”;长期坚持自主理论方法与高效算法软件开发,倡导理论计算与物理实验的强强联合与深度协作,为我国培养了大批优秀青年理论化学人才。
七. 参考文献
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