王广厚 

南京大物理学院教授、博士生导师。欢迎有兴趣的同学和研究人员加入我们的团队！

学科介绍：

原子或分子团簇（简称团簇或微团簇)是由几个乃至上千个原子、分子或离子通过物理或化学结合力组成的相对稳定的微观或亚微观聚集体，其物理和化学性质随所含的原子数目而变化。团簇的空间尺度是几埃至几百埃的范围，用无机分子来描述显得太大，用小块固体描述又显得太小，许多性质既不同于单个原子分子，又不同于固体和液体，也不能用两者性质的简单线性外延或内插得到。因此，人们把团簇看成是介于原子、分子与宏观固体物质之间的物质结构的新层次，是各种物质由原子分子向大块物质转变的过渡状态，或者说，代表了凝聚态物质的初始状态。正像胚胎学以其特殊的、许多情况下甚至是唯一的方式说明生物学规律一样，团簇研究有助于认识大块凝聚物质的某些性质和规律。

团簇科学研究的基本问题是弄清楚团簇如何由原子、分子一步一步演化而成，以及随着这种演化，团簇的结构和性质如何变化，具体当尺寸多大时，过渡成宏观固体。若干原子可以一定的方式构成分子，但不一定是团簇，团簇作为原子的聚集体往往产生于非平衡条件，却很难在平衡的气相中产生。团簇研究的主要问题包括：

1）探讨某物质从原子分子生长成固体过程中团簇所具有的序列性和稳定性；

2）固体电子能带结构是如何形成和发展的；

3）研究金属、半导体及非金属和各种化合物团簇的光、电、磁、力学、化学等性质；

4）研究团簇的制备方法，控制技术及如何将团簇组装成所需的纳米器件。

团簇广泛存在于自然界和人类实践活动中，涉及到许多许多物质运动过程和现象，如催化、燃烧、晶体生长、成核和凝固、相变、溶胶、薄膜形成和溅射等，构成物理学和化学两大学科的一个交叉点，成为材料科学新的生长点。团簇科学属于多学科交叉的范畴。从原子分子物理、凝聚态物理、量子化学、表面科学、材料科学等学科的概念及方法交织在一起，形成了当前团簇研究的中心议题，并正在发展成为一门介于原子分子物理和固体物理之间的新型学科。

实验室介绍：

本研究室主要研究领域是：原子团簇(atomiccluster)的产生，团簇的结构和物理性质，基于原子团簇的纳米结构的组装，团簇束流用于纳米结构表面的制备，团簇组装纳米结构的物理性质。

1984年起，在国内率先开展原子团簇的研究，在国家自然科学基金的资助下，自行设计研制了集团簇产生、样品制备和原位分析于一体的团簇束流装置以及新型多功能团簇和多层膜组合系统，为在线研究尺寸选择团簇的结构和物理特性提供了强有力手段。并在溅射离子团簇、自由和准自由团簇、支撑和嵌埋团簇、一维纳米结构、半导体量子点以及团簇组装纳米材料等方面，进行了一系列的理论和实验研究，取得了一系列有意义的结果，例如：用STM观察到团簇构成纳米固体的结构重排效应以及金团簇成膜的密堆层状排布；得到由支撑铜团簇聚集从零维、分数维、整数维转变的生长条件；首次观察到LiF团簇的类多级Raman散射；独立提出了采用交替多层方法获得介质/团簇…/衬底的新型超微结构材料，并观察到这类嵌埋金属团簇光学性质的量子约束效应；制备并研究了Ge团簇构成纳米薄膜的微结构和光学性质；获得嵌埋于多孔硅介质中的准自由硅团簇的实验依据；在金属团簇的结构、热稳定性、电离势、磁性、电导共振和金属、非金属转变等方面都得到了创新结果，发展了微乳法和固相合成法生长氧化物单晶纳米丝的新技术；发现一维Au纳米线的生长路线，并且预言其中存在的生长幻数；首次在实验室观察到了液体从纳米级别破口的喷射，近来我们开始关注纳米调制结构中的热力学过程、团簇组装纳米结构中光的传输、液体的纳米尺度行为以及磁电耦合材料的纳米尺寸效应等。

在Phys. Rev. Lett., Phys. Rev. ，Appl. Phys. Lett. ,J. Amer. Chem. Soc， Adv. Mat. 等国际一流和著名杂志上，发表学术论文200多篇，并获部省级科技进步奖4项，国内利3项。主持召开了" International Workshop on Cluster Science and Atomic Engineering "（1995），" International Workshop on Cluster Science and Nanotechnology "(2002)，和"International Symposium on Small Particles and Inorganic Clusters "(ISSPIC-12，2004)。

主要研究内容：尺寸均一原子团簇束流的形成机理和制备方法。低能团簇束流淀积（LECBD）制备稠密量子点阵列结构及其电子输运性质和线形、非线形光学性质。团簇组装可控图案结构的气相制备及基于团簇自组装图案的Nanolithography。关于原子团簇结构、物理性质和自组装动力学的理论和计算机模拟。氧化物纳米丝的制备新技术、结构表征和功能研究。DNA操纵和控制的介观和宏观尺度的纳米组装结构及图形的形成机理和热力学稳定性。团簇组装的调制纳米结构中的热力学过程。纳米液体的质能输运和液体的纳米尺度行为。研究项目："团簇组装纳米结构的量子性质"，国家自然科学基金重大项目。"原子团簇的物理和化学"，国家自然科学基金重点项目。"均一团簇束流的产生及团簇组装有序结构的制备"，教育部回国人员基金。"纳米结构的光电性质"，自然科学基金优秀实验室项目。"大位移反铁电陶瓷／形状记忆合金集成、驱动机理研究"，国家自然科学基金青年基金。"新型团簇束流源的研制"，教育部高等院校骨干教师资助计划项目。"Development on the cluster process technologies for nanostructure synthesis"，国际合作项目。"TiO2单晶纳米丝及衍生物的制备、结构和性质"，国家自然科学基金项目。"特殊原子分子团簇的制备结构和性质研究"，国家自然科学基金面上项目。"高Tc稀磁半导体氧化物纳米线的研究"，国家自然科学基金面上项目。"团簇及团簇阵列金属－非金属转变的研究"，国家自然科学基金面上项目。"团簇组装纳米结构的热力学过程"，国家自然科学基金重点项目。"液体纳米喷射的机制和相关的液体输运"，国家自然科学基金面上项目。"近场耦合表面等离激子电磁波导阵列的制备及其纳米光学性质"，国家自然科学基金面上项目。"高Tc稀磁半导体氧化物纳米线的研究"，国家自然科学基金面上项目。"近距邻接耦合团簇阵列的可控制备及其在高灵敏纳米传感器件中的应用"，863国家攻关计划新材料技术领域纳米材料与器件专题项目。研究成果：出版论文、专著以及专利Photoluminescence of Ge and Ge-Al Alloy ClustersSurface Modes of Quasi-free ClustersPreparation and Characterization of TiO2 Rutile NanowiresFunctioning Oxide NanowiresCluster-assembled Nanofilms and Their Interaction with LaserLayered Structure and Properties of Co-Cu Alloy ClustersThe structural Evolution and formation of nanoclustering liquid metalGrowth Sequence and Novel Properties of Gold NanowiresExperimental Observation of Liquid Nanojet已获奖励2010年国家自然科学奖二等奖2003年教育部提名国家科学技术奖（自然科学奖）一等奖2003年全国优秀博士学位论文2002-2003年度中国物理学会胡刚复物理奖1995年光华科技基金奖

实验仪器：