白春礼,1953年9月生,纳米科技专家。1978年毕业于北京大学化学系。1981年获中国科学院研究生院硕士学位,1985年获博士学位,1985~1987年在美国加州理工学院作博士后和访问学者,1991~1992年在日本东北大学担任客座教授。现任国家纳米科学中心主任。1997年当选中国科学院院士和第三世界科学院院士。
扫描隧道显微学是20世纪80年代兴起的一门新的学科领域。白春礼院士是我国扫描隧道显微学领域的开拓者之一,也是在国际学术界反映我国在这一新兴领域研究的代表人物。他从1985年起开始从事扫描隧道显微学的研究。在访美期间,与国际著名物理化学家、美国科学院院士、美国工程科学院院士、加州理工学院Baldeschwieler教授合作,研制成功了超高真空扫描隧道显微镜(STM),并用其首次观察到半导体化合物二硫化钼的表面形貌,在原子级水平上揭示了这类层状化合物表面结构的新特点。
白春礼院士在1987年回国以后,主持研制成功了原子力显微镜(AFM)、计算机控制的扫描隧道显微镜、超高真空扫描隧道显微镜、激光原子力显微镜、低温扫描隧道显微镜、弹道电子发射显微镜。他与同事以不同于国外的创新方式解决了一系列重要技术难题,获得多项国家专利。这些新型系列显微仪器的研制成功,为我国在这一领域工作的开展起到了先导和促进作用。
在基础研究方面,白春礼院士近年来主要从事纳米科学的研究,所取得的成果主要包括以下几个方面:
1.在纳米结构研究方面,他与同事们通过设计和制备各种有机分子组装体系,较系统地研究了分子纳米结构构筑和组装的规律,发展了适用于分子纳米结构的表征技术。例如,阐明了一系列单组分有机分子在固体表面的一维和二维组装的规律,包括取代基数目、尺寸,官能团变化。中心核结构及外部大气和溶液环境等多方面因素对低维纳米结构的形成和稳定性的影响;研究了多组分体系在表面的吸附组装行为,包括多组分共吸附体系,表面复合纳米结构构筑,主客体复合阵列结构构筑,利用非手性化合物构筑手性表面;螺旋型聚乙炔的自组装和调控等。
2.在分子识别与调控方面,白春礼院士及同事们利用修饰的STM针尖和电化学技术,实现了对有机分子官能团和手性分子的识别,并在溶液中首次对吸附于基底上分子的吸附位吸附取向进行有效控制,首次实现了对吸附于金属表面的手性分子的直接识别,这方面研究括苯基丙酰胺和辛可尼定分子的直接手性识别,手性羧酸分子在金属表面的纳米结构构筑。与同事们还利用扫描探针显微技术对发生在表面的光反应和配位反应等进行了实时、原位的观察和表征。这些研究成果为理解分子的表面和界面反应机理,尤其在光活性分子的吸附和光反应、光聚合反应、功能性纳米材料和纳米结构的设计、操控等纳米科学中最基本,也是最重要的问题提供了重要的实验依据,取得了比较重要的成果。
3.在单分子水平生物分子相互作用研究方面,他们建立了单分子荧光检测系统,并采用新的荧光探针 Ru(phen)2(dppx)2+(phen=1,10-菲咯啉,dppx=7,8-二甲基-吡啶并吩嗪)染色,利用荧光显微镜研究了DNA的拉伸、凝聚和光解,并观察到单个(-DNA分子形成高度压缩、有序的杆状超螺旋结构的凝聚体,这一结果直接证明了精胺诱导的DNA多分子凝聚。他们还发展了比较成熟的生物样品表面固化方法,用于原子力显微镜研究生物单分子间非键的特异相互作用,并把蛋白原吸附成像技术用于生物相容性研究。
4.在纳米材料制备与原理型纳米器件研究方面,他们发展了一种新技术,制备出特殊结构的纳米贵金属催化材料,不仅大大节省了贵金属的使用量,而且具有优异的催化性能。他们还发明了一种构筑“金属-有机单分子层-金属”夹层结构分子隧道结的新方法和新技术,可以实时、有效地对有机分子的 I-V、dI-dV 等电学行为进行记录,系统地研究了含有-OH、-SH、-COOH、-NH2、-C1、-Br、-I等多种官能团的有机分子的电学行为。
白春礼先后在国内外出版中英文著作10本,其中《扫描隧道显微术及其应用》获1993年第七届中国图书奖、1995年全国优秀科技图书一等奖。《三链核酸的结构与生物化学》获1997年全国优秀科技图书二等奖,《纳米科技现在与未来》2004年获第十一届全国优秀科技书二等奖。发表学术论文200余篇,获得国家专利5项,国家和省部级科技成果奖励10项,001年被国际化学化工学会(SCI)授予国际奖章,2003年获第三世界科学院(TWAS)化学讲演奖。白春礼院士曾获全国先进工作者、国家级有突出贡献的中青年专家等荣誉称号和奖励。他现兼任中国化学学会理事长、国际理论与应用化学联合会(IuPAC)执行局委员等职。
近年来,在从事纳米科技研究的同时,作为国家纳米科技指导协调委员会首席科学家和国家纳米科学中心主任,白春礼院士积极推动着我国纳米科技事业的健康发展,参与国家纳米科技发展规划的制定,组建国家纳米科学中心,并积极推进国内外纳米科技领域的交流与合作。
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