在門外漢眼里，化學(xué)總是和五彩斑斕的瓶瓶罐罐打交道，看到“理論與計算化學(xué)”這個名詞就感覺要翻開一部深奧的天書。這正是中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)副校長楊金龍長期從事的教學(xué)和研究領(lǐng)域。
“化學(xué)是研究物質(zhì)變化的一門科學(xué)，主要目的是創(chuàng)造物質(zhì)和控制物質(zhì)的轉(zhuǎn)化。物質(zhì)的轉(zhuǎn)化有其內(nèi)在規(guī)律，這些規(guī)律就是理論化學(xué)的研究內(nèi)容。由于物質(zhì)世界豐富而復(fù)雜，僅僅依靠解析表達遠遠不夠，因此就要運用到數(shù)學(xué)運算，與計算科學(xué)相結(jié)合，這就是計算化學(xué)。 ”楊金龍用淺顯的話語解釋道，“總之，理論與計算化學(xué)是化學(xué)的一個基礎(chǔ)學(xué)科，主要提供理論預(yù)測和實驗解釋。 ”
中國科大單分子科學(xué)團隊是國際上著名的單分子團隊，楊金龍是團隊的領(lǐng)頭人之一。這個研究微觀世界的舞臺，恰恰是楊金龍“起家”的地方。
2001年，“拍攝”能夠分辨碳60化學(xué)鍵的單分子圖像，世界首次成功直接觀察到分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu);2005年，對吸附于金屬表面的鈷酞菁分子進行“單分子手術(shù)”，世界首次實現(xiàn)單分子自旋態(tài)控制;2013年，將具有化學(xué)識別能力的空間成像分辨率提高到0.5納米，世界首次實現(xiàn)亞納米分辨的單分子光學(xué)拉曼成像……20多年來，楊金龍與同事合作，在單分子科學(xué)領(lǐng)域不斷取得重大突破，成果多次入選兩院院士評選的年度 “中國十大科技進展”。
“集成電路的器件如今已經(jīng)做到了幾個納米的尺度，但站在量子力學(xué)的角度，這些器件的最終極限是單個分子甚至單個原子。 20多年來，我們在單分子器件研究領(lǐng)域一直處于世界前沿。”楊金龍說，希望將來某一天，集成電路中的器件真能夠達到單個分子、單個原子層次。
2021年5月，習(xí)近平總書記在兩院院士大會和中國科協(xié)第十次全國代表大會上，提到近年來我國在戰(zhàn)略高技術(shù)領(lǐng)域取得的10項新跨越，其中包括“神威·太湖之光”超級計算機首次實現(xiàn)千萬核心并行第一性原理計算模擬。楊金龍課題組是這項重大研究成果的主要完成者。
“神威·太湖之光”超級計算機系統(tǒng)是我國也是世界第一臺理論浮點計算能力達到10億億次量級的超級計算機系統(tǒng)。 “好的硬件加上好的軟件，才能做出好的科研。我們把自主研發(fā)的軟件，有效應(yīng)用在全世界最好的計算機上。 ”楊金龍說，中國科大理論與計算化學(xué)的低標度理論算法與國產(chǎn)高性能并行計算軟硬件的優(yōu)勢結(jié)合，讓“神威·太湖之光”充分發(fā)揮出強大的計算能力。
大學(xué)本科專業(yè)是物理學(xué)，在單分子化學(xué)領(lǐng)域取得系列重大成果，如今楊金龍又邁進了計算科學(xué)的殿堂。 “科學(xué)研究的重大突破，大都發(fā)生在學(xué)科交叉前沿。從物理到化學(xué)，再到計算機，這是我的成長軌跡。 ”楊金龍說，他鼓勵學(xué)生開展跨學(xué)科研究，招收的學(xué)生有的擁有物理、化學(xué)的底子，有的具有計算機的基礎(chǔ)，有的還拿到了雙學(xué)位。
“中國的發(fā)展離不開科技創(chuàng)新，年輕一代的科技工作者大有所為。希望他們在學(xué)科交叉前沿、在源頭創(chuàng)新領(lǐng)域，取得更多更大突破! ”楊金龍對學(xué)生寄予厚望。
楊金龍院士一直致力于理論和計算化學(xué)領(lǐng)域的研究。
楊金龍院士在實驗室利用超高真空低溫掃描隧道顯微鏡觀察分子結(jié)構(gòu)。
楊金龍院士扎根實驗室，全神貫注地鉆研科研難題。
楊金龍院士為學(xué)生講解密度泛函理論的優(yōu)缺點。
楊金龍院士在圖書館查閱資料。
漫步中國科大校園，楊金龍院士與學(xué)生交流科研心得體會。
楊金龍院士在中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心與研究生交流探討實驗數(shù)據(jù)。
·院士名片·
楊金龍，1966年1月生于江蘇鹽城，物理化學(xué)家，中國科學(xué)院院士，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)副校長。長期從事理論與計算化學(xué)的教學(xué)和研究工作。一直致力于發(fā)展與應(yīng)用第一性原理計算方法與模型研究小分子、原子團簇、固體表面與界面和納米體系的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，注重與實驗結(jié)合開展研究。已發(fā)表學(xué)術(shù)研究論文500余篇，論文被他引2萬余次。擔(dān)任國家自然科學(xué)基金委員會創(chuàng)新研究群體負責(zé)人和國家重點研發(fā)計劃項目首席科學(xué)家。(記者 徐國康 張理想 徐旻昊攝影報道)
