科研实力蓬勃!南方科技大学教授连续在《科学》发文

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一周来,南方科技大学教授(以下简称“南科大”)接连在《科学》(Science)上发文,展示出学校蓬勃向好的科研实力。

5月15日,中国科学院院士、南方科技大学理学院院长、化学系讲席教授杨学明团队和中科院大连化物所研究员肖春雷、研究员孙志刚、院士张东辉团队在最简单化学反应氢原子加氢分子的同位素(H+HD→H2+D)反应中,发现了化学反应中新的量子干涉效应,论文发表在《科学》(Science)上。这一发现有助于更深入地理解化学反应过程,丰富对化学反应的认识。

在化学反应中,量子干涉现象普遍存在。但是,想要准确理解这些干涉产生的根源非常困难,因为这些干涉图样复杂,且在实验上也难以精确分辨这些干涉图样的特征。

H+H2及其同位素的反应,是所有化学反应中最简单的。该体系只涉及三个电子,因此比较容易精确计算出这三个原子在不同构型时的相互作用力。在此基础上,通过求解相应的描述化学反应过程的薛定谔方程,就能够实现分子反应动力学过程的计算机模拟,从而做到在微观层次上深入理解化学反应过程。研究团队在2019年先期理论研究工作中发现,在特定散射角度上,H+HD反应生成的产物H2的多少会随碰撞能而呈现特别有规律的振荡。

针对这个有规律的振荡现象,团队开展了理论结合实验的详细研究。团队改进了交叉分子束装置,实现了在较高碰撞能处对后向散射(散射角度为180度)信号的精确测量。在理论上进一步发展了量子反应散射理论,创造性地发展了利用拓扑学原理分析化学反应发生途径的方法.

该项研究一方面再次揭示了原子分子因碰撞而发生化学反应的过程的量子性,另一方面,也揭示了化学反应的途径的复杂性。尽管如此简单的体系也仍然存在科学家们认识不到的事实。同期science杂志上F. Javier Aoiz教授以“How interference reveals geometric phase”为题对该项工作进行了评述。杨学明为此文共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金等项目的支持。

5月22日,南方科技大学环境科学与工程学院讲席教授郑焰应邀在《科学》杂志(Science)以“Global Solutions to a Silent Poison”为题发表评述文章,讨论饮用水砷暴露的人体健康影响最新进展及世界各国饮用水砷标准差异,分析了全球民用井水砷筛查的必要性等。文章呼吁,查明水砷暴露人群,消除全球饮用水砷暴露及其不良健康后果。南方科技大学为文章唯一通讯单位。

自20世纪90年代末以来,饮用水砷暴露的公共卫生危害日益凸显,受害人群主要为靠民用井供水的农户。地下水中“无声毒素”无机砷源自地层,非人为污染所致,在全球70多个国家被检测出。据不完全统计,全球饮用水砷暴露人口估计超过1亿。郑焰于2009年在孟加拉国开展的饮用水质调查研究发现,该国高砷(浓度高于世界卫生组织暂行标准10微克每升)暴露人口达4500万,每18例成人死亡中的1例为饮用水砷暴露造成。

评述文章介绍了2017年世界卫生组织的饮用水水质准则中,基于对水砷处理技术及检测手段等可行性因素的考虑,未对10微克每升无机砷暂行标准进行修订。2001年以来,世界上很多国家包括欧盟各国、美国、中国和印度,相继将50微克每升饮用水卫生标准修订为10微克每升。然而,全球各地饮用水砷标准差异仍然较大。而无机砷长期暴露下的人体健康状况研究结果表明,即便满足了10微克每升水砷标准,也可能无法保障胎儿、婴幼儿健康发育。

近期,南科大学者成频频登上《科学》。此前,4月30日,南科大工学院材料科学与工程系副教授刘玮书课题组与美国国家工程院院士、麻省理工学院教授陈刚课题组在《科学》上刊文,介绍离子型室温热电材料上的重大突破。

编辑 刘桂瑶

(作者:读特记者 韩文嘉 通讯员 吴笑弟 贾慧慧)

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