清华大学材料学院柳百新院士

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         柳百新, 材料科学与工程系教授, 中国科学院院士。1935年出生于上海市。 1961年毕业于清华大学工程物理系。1981-1982 曾在美国加州理工学院访问研究。现任清华大学材料科学与工程系教授，博士生导师，清华大学校务委员会和校学术委员会委员，美国物理学会理事，国际波姆物理学会(载能粒子与固体相互作用)科学委员,国际期刊Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B的顾问编委会委员。
         长期在离子束与固体相互作用及材料改性，计算材料科学，薄膜和核材料领域从事基础研究和研究生培养的工作。提出二元金属系统中离子束混合形成非晶态合金的经验规则，建立相应的热力学模型，并提出从原子互作用多体势计算系统的非晶形成能力。率先用离子束辐照研究固体薄膜中的分形生长并发现许多新的现象。在氮离子注入材料改性研究中，阐明了金属氮化物的形成规律。首先用强流金属离子注入发展出合成金属硅化物的新技术。首先在互不固溶的系统中观察到固态非晶化反应，并提出相应的热力学和动力学判据。用第一性原理计算合金相的稳定性及磁性，发展出第一性原理计算辅助构建多体势的方法，并在具有不同结构组合和热力学特性的二元金属系统中成功地构建了原子互作用多体势。应用建立的多体势，通过分子动力学模拟阐明了界面稳定性，晶态-晶态相变，及固态非晶化反应的原子尺度机制。
          在科学引文索引(SCI)收录的国际期刊上发表论文370多篇，包括发表在Advances in Physics, Materials Science and Engineering: Reports 等期刊上的5篇综述性论文，发表的论文被广泛引用。以第一获奖人获国家自然科学二等奖和三等奖，国家教委和北京市科技进步一等奖三项，中国物理学会叶企孙(凝聚态)物理奖，以及北京市教学成果一等奖。此外，还曾获得北京市优秀教师称号和全国优秀留学回国人员荣誉证书。

研究概况
          研究中，还得到国际原子能机构、美国通用汽车公司和联合技术公司的经费资助等。在Science Citation Index（SCI）收录的期刊上发表论文420多篇，其中包括在Physics Reports; Advances in Physics; Materials Science and Engineering: Reports等期刊上发表的7篇综述性论文。
         奖励与荣誉
         曾以第一获奖人获得：
         1993年度国家自然科学二等奖
         1999年度国家自然科学三等奖
         1987年度国家教委科技进步一等奖
         1990年度国家教委科技进步一等奖
         1993年度中国物理学会叶企孙(凝聚态)物理奖
         1997年度北京市科技进步(自然科学类)一等奖
         学术成果
         率先提出多层膜离子束混合在二元金属系统中形成非晶态合金（金属玻璃）的经验规则和热力学模型。首创用离子束方法研究固体薄膜中的分形生长，并用分数维数来表征固体相变的行为。提出金属多层膜中发生固态非晶化反应的热力学和动力学的判据，并用分子动力学方法揭示其原子运动机制。阐明离子注入形成金属氮化物的规律。发展出强流金属离子注入制备金属硅化物的新技术。用电子辐照为快中子堆的结构材料提供肿胀数据。构建了物理多尺度的计算与模拟平台，能应用于研究和揭示金属材料科学问题的宏观与微观尺度上的机理。用第一性原理计算亚稳合金相的稳定性、磁学性能、并发展和完善了第一性原理计算辅助构建多体势的方法。率先建立了能预言二元金属玻璃形成的原子尺度理论。

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Acta Mater.：深过冷Ni50Ti50液体中扩散系数与结晶动力学系数的线性关系

研究晶体的形核和长大对冶金学、制药学、气候变化以及生物健康具有重大意义。但是，通常晶体形核长大伴随的热力学和动力学之间的竞争导致结晶过程出现难以置信的复杂情形。到目前为止，无论在实验还是数值模拟方面，几乎都没有已知的NiTi深过冷液体的自扩散系数D和粘度η数据。因此，深过冷Ni50Ti50液体的快速结晶过程的微观起源仍然难以捉摸。最近，分子动力学模拟已被证明可以有效地研究深过冷液体的结晶过程，这对本次研究NiTi形状记忆合金（SMA）在深过冷液态下的结晶过程有了巨大帮助。

近日，北京计算科学研究中心管鹏飞研究员和清华大学柳百新院士等团队在Acta Materialia上发表题为“The linear relationship between diffusivity and crystallization kinetics in a deeply supercooled liquid Ni50Ti50 alloy”的文章。研究团队通过分子动力学模拟研究了深过冷条件下Ni50Ti50液体的结晶过程。研究表明，Ni50Ti50深过冷液体表现出极快的晶化行为，这与利用液体粘度预测得到的理论晶化速率相违背；进一步的分析表明深过冷条件下结晶动力学系数与液体的扩散系数呈线性关系，表明在Ni50Ti50深过冷液体所表现出的快速晶化行为是由原子扩散而不是粘度所决定的。基于计算模拟发现，产生这一结果的根本原因在于在高脆性深过冷液体中，原子扩散与液体粘度之间的退耦合，即斯托克斯- 爱因斯坦(D ~ η-1)关系的失效。这一液体结晶动力学系数与扩散系数的线性关系普遍存在于高脆性深过冷液体中，应该是深过冷液体的本征属性。