北京市重点学科

纳米科学与技术(Nano Science and Technology)


交叉学科的形成和发展除了外部需求条件外,还需要相关学科的内在推动。近几年,我校在不同学科方向的纳米科研领域高度重视并投入了大量的人力物力,已取得一系列科研成果,得到了国内外同行的认可和关注,2010年6月北京工业大学纳米科学与技术增列为北京市重点学科交叉学科。目前该交叉学科已经形成了以下四个主要研究方向:


1、纳米材料结构、性质精确表征与工程应用

纳米材料与纳米结构的应用依赖于其本征的原子尺度结构与外场的相互作用而产生独特的物理、化学性质。因此原子尺度精确表征纳米材料与纳米结构在外场作用下其结构演化过程及随之演化的相关物理、化学性质是纳米科技应用的一个重要基础。本研究方向以原位外场下多尺度(微、纳及原子尺度)电子显微学研究方法为主要手段,以零维和一维纳米单体材料、及二维薄膜材料为主体研究内容,在多尺度精确表征纳米材料显微结构演化过程与其物理性质的变化关系。自2005年以来,本研究方向利用自主研发的一系列原位外场作用下针对低维纳米单体材料的力学性能与显微结构相关性研究的方法和装置和平台,逐步形成了在国际领域具有显著特色的多重尺度纳米材料与纳米结构研究表征技术、设备与平台,部分技术与成果居世界领先水平。


2、纳米科技与新能源技术

纳米科技是引导新能源技术发展的重要科学与技术源泉。本研究方向是针对新能源技术的发展趋势,基于1995年至今的建设条件和科研能力,发展出多个纳米新能源材料的理论设计、合成制备、器件加工以及性能评估的实验室,并且在光伏太阳能电池、锂离子电池、燃料电池、惯性约束核聚变关键部件等方面积累了多项创新成果。其特色是以新能源的应用需求为明确目标,重点考察资源丰富、适应环保的元素,从原子分子出发,合理利用第一性原理、分子热力学和动力学的理论研究并择优选择 “Top-down”和“Bottom-up”纳米结构的先进工艺,以电能为核心,结合不同形式能量的产生(增殖)、转换、储存和传递机制,研究发展纳米新能源材料、器件及其系统,为获取低成本、高效率、高功率、高比能、高稳定的新能源技术提供科学依据和技术支持。


3、纳米科技与药物及设计合成

作为该学科方向的学术带头人,曾毅院士早在上世纪八十年代初就在中国疾病预防控制中心病毒病预防控制所建立了中国第一个P3级病毒实验室并于1985年分离鉴定了我国第一例艾滋病病毒毒株。一直从事HIV的流行病学、分子流行病学、药物和疫苗等方面的研究。在实践中建立了一整套从药物设计、分子合成及药物高通量筛选的新体系。重视理论研究、应用研究和试验研究相结合,形成了鲜明的研究特色。1)本研究方向以gp41,vif,APOBEC3G,整合酶等抗病毒药物的靶点为研究对象,掌握学科研究热点前沿。2)药物来源广泛,充分发挥中医药学这个中华民族的优秀文化遗产和知识宝库的作用,从天然产物、海洋生物、小分子化药库和合成的药物分子中寻找新的抗病毒有效先导化合物。3)建立了药物设计及高通量筛选的平台,利用高性能计算机对抗病毒靶标进行药物前体的高通量筛选及结构设计,同时在细胞水平和分子水平还建立了高通量的筛选方法,为研发新型抗病毒药物建立了良好基础。


4、纳米科技与光学信息及相关技术

本研究方向依托光学国家重点学科,围绕飞秒脉冲激光在纳米尺度制造中的基础与技术问题,围绕超快时间作用下信息的产生、传递和存储问题,围绕解决生物医学和有机光电子学中的关键科学问题,开展包括微纳米精度材料加工、器件制造及组装的研究;开展以系统完善的超快激光技术和时间分辨光谱学等为主要手段,以纳米结构在生物传感器技术和有机光电子技术中直接的应用为主体的研究内容。该研究方向逐步形成了以纳米光学基础研究为本,以解决纳米光学加工、生物医学和有机光电子学中的关键科学问题为目标,将光物理学研究与实用技术开发紧密结合的研究体系。因此,将独创技术与前沿科学问题的有机结合,开辟新的方法和研究思路构成了本方向的研究特色。


目前本学科凝练了不同学科方向的教授二十余人。其中,中科院院士一人,国家杰出青年基金获得者两人,长江教授一人,北京市特聘教授两人。本学科自2005年起累计发表学术论文600 余篇,包括国际纳米领域最具影响力期刊 Nature Communications, Nano Letters (6篇) , JACS (2篇), Adv. Mater.(2篇), Angew. Chem. Inter. Ed., Phys. Rev. Letts.等十余篇,在生物医学类领域Cell Bio. Inter.、Appl. Math Mech.、Virus Res.、J. Mol. Struc.、J Org Chem. 等发表论文200多篇。本学科学术论文累计他引两千余次,获得专利授权40余项。本学科自2005年起承担国家973项目,国家重大基础研究项目,国家自然科学基金重点项目,国家杰出青年基金项目,北京市人才强教项目,北京市自然科学基金项目等累计科研经费5000余万元,并获得多项省部级科技进步奖励。