北京大学化学学院吴凯

mingchaotai

吴凯，北京大学理学部副主任 、化学与分子工程学院长江学者特聘教授  、博士生导师，历任北京大学物理化学研究所所长、化学与分子工程学院院长。2001年国家杰出青年基金获得者，2009年长江学者特聘教授。1995年获中科院自然科学三等奖。迄今在Science、Nature、J. Am. Chem. Soc.、Adv. Mater.等学术期刊发表论文近七十篇；作为客座编辑之一为Adv. Mater.、Coord. Chem. Rev.、Chem. - Asian J.及《物理化学学报》等刊物编辑专刊四期；在国内外学术会议和机构做特邀和邀请报告五十余场次。
吴 凯
长江特聘教授
学 科：物理化学
研究方向：表面与材料科学
电话/传真：+86-10-62754005
电子信箱：kaiwu(at)pku.edu.cn
课题组主页：www.chem.pku.edu.cn/wukai/index.htm        
学术简历
1983－1987，浙江大学，理学学士学位
1987－1991，中国科学院大连化学物理研究所，理学博士学位
1992－1995，大连化物所催化基础国家重点实验室，助理／副研究员
1995－1998，德国马普协会Fritz-Haber研究所，访问科学家
1998－2000，美国能源部太平洋西北国家实验室，博士后
2000－至今，北京大学化学与分子工程学院，教授
获奖情况
1995年，中科院自然科学三等奖
2001年，国家杰出青年基金获得者
2008年，北京大学宝洁奖教金
2009年，教育部长江学者特聘教授
2017年，北京大学本科教学优秀奖
学术兼职
Advanced Functional Materials和Advanced Materials Interfaces顾问编委
《物理化学学报》和《化学通报》副主编
《中国化学快报》编委
中国化学会物理化学委员会委员主任
中国物理学会“表面与界面委员会”委员
中科院化学所兼职研究员
南京工业大学兼职教授
表面物理与化学重点实验室兼职研究员
新加坡国立大学 Distinguished Visiting Professor
主讲课程
《表面结构与表面分析》（研究生专业选修课，2001-2003年）
《表征技术》（全院研究生基础课，2004-2007年）
《表面物理化学》（本科生/研究生专业选修课，2005年至今）
《物理化学》（化学学院本科生必修课，2008-2016年）
《兴大报告》（化学学院研究生必修课，2015年起）
《物理化学》（化学学院本科生必修课，小班教学，2017年起）
研究兴趣
表面物理化学，包括表面结构设计、分子吸附、组装、反应、分子电子自旋和离子化学。
研究方向
1) 表面结构及模型催化剂；
2) 表面分子吸附与反应调控；
3) 分子组装调控的表面化学；
4) 表面分子电子自旋；
5) 离子化学。
近期论文选列
1.        X. Zhou, C.G. Wang, Y. J. Zhang, F. Cheng, Y. He, Q. Shen, J. Shang, X. Shao, W. Ji, W. Chen, G. Q. Xu, K. Wu, “Steering Surface Reaction Dynamics with a Self-Assembly Strategy: Ullmann Coupling on Metal Surfaces”, Angew. Chem. Int. Ed., 2017, in press.
2.        X. Zhou, F. Bebensee, M. M. Yang, R. Bebensee, F. Cheng, Y. He, Q. Shen, J. Shang, Z. R. Liu, F. Besenbacher, T. R. Linderoth, K. Wu, “Steering Surface Reaction at Specific Sites with a Self-Assembly Strategy”, ACS Nano, 2017, in press.
3.        Q. W. Chen, J. R. Cramer, J. Liu, X. Jin, P. L. Liao, X. Shao, K. V. Gothelf, K. Wu, “Steering On-Surface Reaction with a Self-Assembly Approach”, Angew. Chem. Int. Ed., 56 (2017) 5026.
4.        Z. C. Huang, Y. J. Zhang, Y. He, H. J. Song, C. Yin, K. Wu, “A chemist’s overview of surface electron spins”, Chem. Soc. Rev., 46 (2017) 1955.
5.        M. Chen, J. Shang, Y. F. Wang, K. Wu, J. Kuttner, G. Hilt, W. Hieringer, J. M. Gottfried, “On-Surface Synthesis and Characterization of Honeycombene Oligophenylene Macrocycle”, ACS Nano, 11 (2017) 134.
6.        S. Karan, N. Li, Y.J. Zhang, Y. He, I.-P. Hong, H. J. Song, J.-T. Lu, Y. F. Wang, L. M. Peng, K. Wu, G. S. Michelitsch, R. J. Maurer, K. Diller, K. Reuter, A. Weismann, R. Berndt, “Spin Manipulation by Creating Single-Molecule Radical Cations”, Phys. Rev. Lett., 116 (2016) 027201.
7.        J. Shang, Y.F. Wang, M. Chen, J.X. Dai, X. Zhou, J. Kuttner, G. Hilt, X. Shao, J. M. Gottfried, K. Wu, “Assembling Molecular Sierpiński Triangle Fractals”, Nature Chemistry, 7 (2015) 389 (Cover).
8.        X. Zhang, N. Li, G.-C. Gu, H. Wang, D. Nieckarz, P. Szabelski, Y. He, Y. Wang, C. Xie, Z.Y. Shen, J.-T. Lu, H. Tang, L.-M. Peng, S.-M. Hou, K. Wu, Y.F. Wang, “Controlling Molecular Growth between Fractals and Crystals on Surfaces”, ACS Nano, 9 (2015) 11909.
9.        J. Liu, Q. W. Chen, L. H. Xiao, J. Shang, X. Zhou, Y. J. Zhang, Y. F. Wang, X. Shao, J. L. Li, W. Chen, G. Q. Xu, H. Tang, D. H. Zhao, K. Wu, “Lattice-Directed Formation of Covalent and Organometallic Molecular Wires by Terminal Alkynes on Ag Surfaces”, ACS Nano, 9 (2015) 6305.
10.        H. T. Xu, H.J. Zhang, L. Fang, J. Yan, K. Wu, Y. Wang, “Hierarchical Molybdenum Nitride Nanochexes by a Textured Self-Assembly in Gas-Solid Phase for the Enhanced Application in Lithium Ion Batteries”, ACS Nano, 9 (2015) 6817.
热诚欢迎校内外具有物理和化学背景的本科生、研究生和博士后加入本研究小组攻读学位或从事研究。

fengtou

创新研究群体项目支持优秀中青年科学家为学术带头人和研究骨干，共同围绕一个重要研究方向合作开展创新研究，培养和造就在国际科学前沿占有一席之地的研究群体。
    从统计情况上看，今年共有30家单位获得38项创新研究群体项目，总金额达到3.9亿，单个项目的直接费用资助强度为1050万元/项（其中数学和管理科学单个项目资助强度为735万元/项）。其中北京大学、清华大学、中国科学技术大学和华中科技大学获得3项，并列第一。


21821004
B02
催化转化中的表面物理化学
吴凯
北京大学
1050

liangli

2019年8月23日，国家自然科学基金委员会（以下简称“基金委”）副主任谢心澄院士、化学科学部主任杨学明院士、常务副主任陈拥军研究员和专家组组长黄维院士等一行24人对国家重大科研仪器制项目（部门推荐）“超高时-空分辨的离子化学研究系统”进行现场考察。该项目以北京大学为依托单位，化学与分子工程学院吴凯教授为项目负责人。北京大学校长郝平及相关管理部门人员，化学学院吴凯教授、高松院士、严纯华院士和高毅勤教授等项目组成员参加了会议。会议由基金委化学科学部常务副主任陈拥军主持。
北京大学校长郝平代表学校对与会领导及专家的到来表示热烈欢迎，对基金委及专家们给予的支持表示衷心感谢。他指出，北京大学长期以来注重科学研究服务于国家重大战略需求，高度重视原创性科研仪器在重大基础科学问题研究中的关键作用，明确“重大科学问题，重大国家需求，重大仪器研制，重大学科交叉”的“四个重大”科研方向。北京大学作为依托单位，将为该重大仪器项目的开展提供全方位支持和条件保障，全力促进项目的顺利实施！
基金委副主任谢心澄院士对该项目给予了充分肯定，期望该项目在离子化学研究的关键技术上取得突破，并指出技术团队是保障项目顺利开展的重要因素。
基金委化学科学部主任杨学明院士指出了重大仪器项目在实施过程中可能面临的困难，同时希望考察组专家在研制方案、项目进度、仪器场地和保障条件等方面提出意见和建议。
项目负责人吴凯教授就仪器的研制基础、建设方案与进度安排、条件保障以及风险评估等进行了介绍。基金委领导及考察组专家认真听取了项目汇报并与项目组成员和依托单位相关管理部门人员展开了热烈的讨论，就项目的科学问题、研制方案和依托单位的保障条件等进行了充分交流沟通。随后，考察组还到化学学院相关实验室进行了实地考察。
离子化学在化学、物理、材料和能源等方面有着广泛的应用，包括乏燃料的安全处置、核素分离、稀土分离与纯化、离子电池及其资源回收等，涉及国家重大战略需求。“超高时-空分辨的离子化学研究系统”将在单离子水平上研究离子的溶剂化，溶剂化离子的微观结构、迁移动力学和电子性质等。通过现场考察，专家组一致认为，该系统的研制将极大地提升我国在离子化学领域的科学研究水平，开拓离子化学新方向，对我国化学基础科学研究和相关关键技术发展具有重大意义，将是国际上独特的离子化学研究先进技术平台，一致建议启动。

jiajie

2019自然科学基金重点项目-多相催化中的电子助催剂作用机制研究
批准号        21932001       
项目负责人        吴凯       
依托单位        北京大学
资助金额        300.00万元       
项目类别        重点项目       
研究期限        2020 年 01 月 01 日 至2024 年 12 月 31 日

haotianqi

电子不仅是普遍存在于氧化还原反应和电化学体系中的一种“反应物”，还是某些化学过程的“催化剂”。在电子参与的化学反应中，反应物得到电子后产生荷负电的中间物种，再释放电子进一步转化为产物。当反应物分子位于由扫描隧道显微镜（STM）针尖和金属衬底构成的隧穿结中时，上述电子诱导的化学过程可以通过STM针尖施加电压脉冲来引发。这种基于STM实现的电子诱导化学反应具有高度的局域性和可控性，是精准合成功能性分子纳米结构的一种有效手段。
　　在实际反应体系中，反应物通常被其他反应物或溶剂分子包围，由此形成的局域分子组装环境可能对反应物分子的化学性质产生重要影响。因此，厘清组装环境影响反应性质的规律和机制至关重要。此前，相关研究已经在热活化和光活化反应中广泛开展。然而，电子诱导反应体系中的组装效应还有待于系统性探索，对其深入认识将有助于实现对电子诱导反应的有效调控。
　　近日，北京大学化学与分子工程学院吴凯和刘婧团队基于STM实验和密度泛函理论计算，以电子诱导的4,4''-二氯-1,1':3',1''-三苯基（DCTP）分子在Cu(111)表面的C-Cl键解离作为探针反应，在单化学键水平揭示了分子组装对电子诱导的表面反应的关键作用及其机理。实验结果显示，通过STM针尖向表面吸附的DCTP分子的未占据分子轨道注入电子，能够有效地引发DCTP中C-Cl键的选择性解离，且C-Cl解离所需能量对分子所处表面局域组装环境存在着敏感响应：随着DCTP分子周围共组装的Br增原子数目增多，分子中C-Cl键解离所需能量逐渐增加（图1）。进一步的实验测量和理论计算表明，这种分子组装的调控作用源于局域环境变化引起的电子注入未占据轨道的能量改变。

　　图1. 不同表面组装环境中C-Cl键的STM成像及其解离概率随STM针尖脉冲电压变化的实验曲线。

　　上述研究揭示了分子组装对于电子诱导反应的重要调控作用，为实现精确可控的表面合成提供了一种新的策略。研究结果近期在Journal of the American Chemical Society上发表（J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 14, 10150–10158），北京大学化学与分子工程学院的林宇轩博士和电子学院的李杰同学为共同第一作者，北京大学化学与分子工程学院的陈其伟、刘婧和吴凯为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金委、科技部和北京分子科学国家研究中心的资助。
　　论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c01623