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内蒙古大学建校六十年学科发展史——物理学科部分

2017-08-29 文字:  点击:[]

内蒙古大学建校六十年学科发展史——物理学科部分

一、学科发展

(一)历史沿革

1.学科本体概况

物理学(PHYSICS)是研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律及所使用的实验手段和思维方法的自然科学。物理学的创立和发展大体经历了三个时期。

 一、古代时期1600年以前)。物理学这门学科的名称最早是由亚里士多德Aristotle)(公元前384~公元前322年)提出的,他所建立的物理学体系是亚里士多德体系。他提出了观察和演绎的方法,奠定了科学研究方法的基础。在以后的1500年中,不论是关于物质、运动、变化还是宇宙,所有的科学探索都离不开他的思想和观念。

二、经典物理学时期1600年到1900年)。这个时期内建立了以体统的观察实验和严密的数学推理相结合的研究方法,形成了比较完整的经典物理体系。进一步有可分为三个阶段:16-17世纪为经典物理创建阶段;18世纪为消化发展阶段;19世纪为鼎盛阶段。

三、现代物理时期1900年到现在)。19世纪末一系列的重大发现,使经典物理学体系发生危机,引起了物理学的革命。相对论和量子力学的建立,完成了从经典物理到现代物理学的转变,并使得实验手段、数学工具和逻辑推理方法等都得到极大的提高,导致了许多新学科的飞速发展。比如粒子物理、天体物理、凝聚态物理、材料物理、生物物理等相继发展和完善,及大地改变了人们对自然界的认识。

2.本校发展脉络

物理学科是内蒙古大学最早成立的若干个一级学科之一。1957年内蒙古大学成立,以来自北京大学、南京大学、南开大学等十余所国内知名院校的支边教师、优秀毕业生组建了物理系,我校的物理学科教学、科研工作由此起步。六十年来,物理学科走过了一条从无到有、由弱变强的发展之路,为学校人才培养、科学研究事业建下了卓越的功勋。其发展历程可分为以下几个阶段:

1起步成长阶段(19571961年)

这一时期,设立了物理学科第一个本科招生专业“物理学”,并相应完成了培养方案与课程体系的制定工作。科研工作迅速起步,相继开拓出了基本粒子理论、凝聚态物理两个研究领域,并有早期成果在学术刊物发表。

2)初步发展阶段(19621965年)

该阶段招生专业及规模有所拓展,新增设了“无线电”专业。另外,管理制度走向成熟,建系之初的专门化组均为正规教研室所取代。科研领域进一步拓宽,半导体和物理电子研究、光电子和激光研究起步。

3)停滞徘徊阶段(19661976年)

1966年文化大革命爆发,全国高校停止招生,此后直至1970年,物理系教学、科研工作一直处在瘫痪状态。1971年开始,学科工作渐有恢复,连续招收多届物理、无线电专业工农兵学员,并增设半导体专业;半导体、激光研究亦取得重大进展,研制出多型电子元件、仪器设备,并获得量产推广。

4恢复壮大阶段(1977-1999年)

文革结束以后,物理学科各方面工作全面恢复,继而又在改革开放的有力推动下不断向前发展。教学方面,本科招生专业迭经调整,无线电专业划归电子系管理,半导体专业因故停办,新设应用物理、工业自动化、电子科学与技术三个专业,物理学专业建设成数理基地(物理学方向);研究生教育起步,多个二级学科获得硕士学位授权。科研方面,相继开拓出理论生物物理、环境生物物理两个全新的研究领域;基础研究突飞猛进,理论物理、凝聚态物理二级学科获评为自治区重点学科,国家级、省部级科研立项迅速增长,学术论文发表的数量、质量层次不断提高,国内高水平核心期刊、英文论文发表的比例持续提升,连续出版了十余部专著、论文集;科技研发领域再有重大突破,在太阳能电池、敏感元器件、静电应用设备研制上,有众多成果问世,技术转让后,为国家、自治区创造了巨大的经济价值;对外学术交流空前活跃,多位学术骨干赴欧美日访学,频繁参加国际学术会议。

5)改革整合阶段(19992008年)

在此期间,物理学科在管理体制、招生专业归属上经历了一系列的调整。1999年理工学院成立,物理系归入该学院之下,成为二级机构,教研室取消;工业自动化专业划出,归自动化系管理。2008年,成立物理科学与技术学院,分设物理系、电子科学与技术系,数理基地(物理学方向)、应用物理两专业归物理系建设,电子科学与技术归电子科学与技术系建设。在此期间,物理学科的教学、科研工作再度取得新的进展。物理学专业获得一级学科硕士学位授权,物理学博士后科研流动站成立,生物物理学专业获评为重点学科,相继成立稀土材料、离子束生物工程两个重点实验室,数理基地升级为国家正式人才培养基地,多门本科专业课程获评为国家级、自治区级、校级精品课、优秀课、重点课,师生课题申报、论文发表层次水平照前再有提升。

6)全面发展阶段(2009—今)

   专设学院以来,学校扶持力度的加大,以及管理、规划层面效率和灵活性的提升,给物理学科创造了更为优越的外部环境,其发展建设的步伐亦相应加快。高层次人才大量引进,壮大了师资队伍,优化了其年龄结构、学缘结构;物理学专业获得一级学科博士学位授权,研究的学术素养、论文质量逐年提升,先后5篇博士论文、4篇硕士论文获自治区优秀学位论文;本科各专业毕业升学就业率保持稳定,“十二五”期间有149名本科毕业生进入研究生阶段学习;多门本科精品课程建设成为国家级视频公开课、资源共享课;先后建成半导体光伏技术,纳米科学与技术两个自治区重点实验室。科研成果方面,无论数量、质量均取得飞跃性发展。2011-2015年,本学科共承担各级各类建设研究项目210项,科学研究项目171项,经费2843.6万元,包括国家自然科学基金43项,省部级科研项目70项,其他科研项目58项;教学改革研究建设项目36项,经费23.8万元。发表各类科研、教研论文345篇,其中被SCI收录146篇,EIISTP收录80篇,有3篇论文入选ESI高被引论文,授权发明专利3项。获国家教学成果奖1项,省部级科研成果奖3项,举办国际学术会议2次,国内学术和教学会议3次。

作为我校物理学科的依托建设单位,物理科学与技术学院今后将认真总结现有基础和优势,客观分析面临的机遇与挑战,继续谋求本学科的进一步深入发展。按照《物理科学与技术学院“十三五”规划》和《物理学一流学科建设方案》所确定的发展目标,“到2020年末学科排名处于地方高校物理学科前列,进入国内一流学科行列,排名进入前三分之一;2030年进入国内一流学科前25%行列;本世纪中叶进入世界一流学科行列”。

(二)师资队伍

1.建设历程

内蒙古大学建校之初,国内诸多知名院的教师、毕业生响应国家支边号召,加入内蒙古大学物理系工作。19571960年间,相继调来或分配来的支边教师有33位。其中来自北京大学的教师12位,他们是:徐行、侯伯元、罗辽复、时学丹、尹道先、黄念宁、白培光、顾世洧、宋平根、曹孟贤、梁铁铮、司重生;来自南京大学的教师2位:张衍达、季秉厚;来自南开大学的教师3位:唐汉英、颜家壬、高克仁;来自吉林大学的教师6位:黄文德、陈桂华、刘金铸、吴碧华、毕兆歧、张文沛;来自北京师范大学的教师3位:王有志、高宝珠、黄宇权;郑愈来自北京工业学院;邱平济来自哈尔滨工业大学;冯启元来自莫斯科大学;张维正和张兴灿来自兰州大学;周康巍来自四川大学;向城来自山东大学。在这些支边教师的努力下,我校物理学科从无到有,逐步地建立起了相对完备的教学、科研体系及相应的管理机制,为日后的进一步发展打下了坚实的基础。

进入60年代,随着组建工作陆续完成、教学科研工作全面步入正轨,我校物理系的师资来源渠道,亦由支边援建,转为正常接收本校、外校优秀毕业生,学历层次以本科为主。19621965年间,物理系相继留用张纪生、胡文忠、金国骍、阿莎、张纯清、朱茂林、卢志宽、张存生、郇忠、燕子屏、梁运章等十余名优秀本科毕业生;1963年,接收吉林大学本科毕业生鲍凤岐。师资队伍的迅速壮大,对于这一时期物理学科人才培养规模的扩展、科研领域的开拓功不可没。提供了充足的人力保障。在支边专家学者的带领下,这些青年教师积极投身于教学、科研工作,为1962年无线电专业的设立,理论物理、凝聚态物理、半导体、激光、电子各方向研究工作的开展,提供了充足的人力保障。受文革干扰,19661970年物理学科教学、科研处于瘫痪状态。20世纪70年代初,物理系开招工农兵学员,1977年全面恢复物理学、无线电、半导体各专业本科招生。随着教研工作的渐次恢复,物理学科的师资建设亦重新步入正轨。19751980年,自本校毕业生相继留用王纪行、阎明、张玉仙、李学林、王俊成、郝来虎、李振华、王旭、李国栋、陈传誉等人;1978年,接收浙江大学物理系本科毕业生李键。同一时期,生产建设兵团战士李宪珍、陈丽敏、陈燕、于光等20多人先后调进物理系,成为当时内蒙古大学半导体器件厂的工人。由于教学秩序已恢复正常状态,1978年以后大多数教师均已归到相应的教研室主要从事教学工作。侯伯元、胡文忠、金国騂、郇忠、鲍凤岐等调到理论物理教研室;白培光、昃向城、张玉仙等调到实验物理教研室工作。半导体教研室主要以季秉厚、黄文德、陈桂华、张存生、燕子平、李学林、郝来虎、李健等为主。不久,王纪行、阎明、李学林、王俊成、郝来虎等又先后因故调离内蒙古大学。

20世纪80年代初,我校物理学科的人才引进模式,仍以留用本校本科毕业生为主。198112月,文革后恢复招生的第一批77级本科毕业生留本校物理系工作,他们有丁铁柱、李蓉萍、孟立志、夏立群、连建平,周宇明、杨体强、张卫国,胡其图,宋桂兰,一年后调到普通物理教研室工作。1982年,李蓉萍调至半导体教研室工作。同年,南开大学硕士研究生杨性愉分配至物理系工作。1985年内蒙古大学半导体器件厂停止生产,大部分实验人员调出物理系,另有少部分人员转入新能源研究中心,参加太阳电池的研究工作。改革开放以后,国内高校人才培养层次不断提升,教师队伍的学历构成亦相应变化,硕士、博士学位人员比重逐步增高。受益于研究生教育及硕士学位点建设的逐步推进,我校物理学科的师资队伍建设跟上了这一步伐,教师引进很快转以留用硕士毕业生为主。1981年,理论物理专业凝聚态理论方向首届硕士研究生梁希侠毕业留校任教,这是继建校初顾世洧、黄文德先生以后,我校物理学科引进的第一位硕士毕业生。19851991年间,凝聚态物理方向硕士生班士良、郑瑞生、云国宏,理论生物物理方向硕士生马克健、王建英、栾祺浩、李前忠、周宇明、蔡禄、李宏,光学方向的硕士研究生郭维生、刘建等,相继毕业留校任教。原本科毕业留校教师,也有一些人选择继续深造,在职攻读硕士学位者。如1986年留校的物理系本科毕业生刘文生,1990年赴北方交通大学攻读硕士学位,1993年毕业后回校,参与凝聚态物理相关方面的科研工作。硕士毕业生的大量留用,使物理学科师资队伍的学历层次迅速由以本科毕业为主提升到以硕士研究生为主,为建校以后教学、科研队伍的第一次新老交替积蓄了宝贵的年轻力量。为进一步锻炼提升青年教师的学术研究能力,物理系于19881993年相继派梁希侠、王旭、郑瑞生、班士良等赴美国、加拿大和日本与国际知名学者进行交流、合作工作。

90年代中期,物理学科的博士研究生教育起步,师资队伍学历层次随之进一步提升。先前硕士毕业入职的教师,陆续在职攻读本校博士学位。19911999年间,李前忠、李炜疆、李宏、班士良、云国宏、郭维生、李晓琴等教师,相继师从罗辽复教授、梁希侠教授攻读理论物理专业博士学位,毕业后均继续留校,从事理论生物物理、凝聚态物理方向的教学和科研工作。受此影响,广大青年教师的学历提升意识普遍增强。原本科毕业人员,积极选择在职攻读硕士学位。如1992年入职的本科生安俊明,在1996年考取大连理工大学硕士研究生,后于1999年毕业回校任教;在半导体教研室工作的79级物理系本科毕业生贾维国,亦在1998年考取本校物理电子专业硕士研究生,后成长为光电子方向的学术带头人;1997年毕业留校的本科生张常在,也于2004年在职攻读稀土物理硕士毕业,从事凝聚态物理相关方面的科研工作。21世纪初留用的硕士毕业生,也纷纷选择攻读本校或其他名校的博士学位。2000年入职的硕士学历教师陈颖丽、张利绒,2002年入职的硕士学历教师刘俊杰、周文平,后来均在职攻读本校博士学位,毕业后从事生物物理、凝聚态理论方面的研究工作;2001年留校的硕士生宫箭,在2005年获本校博士学位以后,还曾赴中科院半导体所做博士后研究;2003年留校在离子束实验室工作的硕士学历教师白爱枝,亦于2005年在内蒙古农业大学攻读在职博士学位。这样一来,物理系的师资力量,遂从建校五十周年前夕,便已过渡到了以博士研究生、博士后出站人员为主的状态,这在全校是领先的。

改革开放早期,因收入水平、发展环境之间的巨大差异,我国内陆人才资源纷纷向沿海经济发达城市,甚或西方国家流动。这一趋势曾给我校的师资队伍建设造成严重的负面影响,并亦曾波及到物理学科。1986年,顾世洧、陈传誉调离内蒙古大学。同年,王建英、栾祺浩、周宇明等赴美留学,后来相继离职。1997年郑瑞生副教授赴日攻读博士学位,2003年博士后出站,随即入职深圳大学。1998年底,闫俊虎教授离职,赴广东技术师范学院工作。1999年,李炜疆调动到无锡轻工业学院。2001年,安俊明考取中科院半导体所微电子学与固体电子学专业博士研究生,2006年博士后出站,留中科院半导体所工作。得益于硕士、博士学位点的先期发展,以及建校以来塑造起来的良好学术氛围,部分人才的外流并未对物理学科的人才队伍稳定造成太大的影响。但这一因素,毕竟造成了物理学科师资队伍在20世纪80年代开始一直到21世纪的最初数年内,长期依赖自身培养,绝少外部引进,学缘结构过分单一的缺陷,不利于学科未来的长远发展。

有鉴于这一问题,理工学院自2003年起,除继续留用部分本校优秀毕业研究生之外,开始尝试延揽国内名校培养高学历人才。物理科学与技术学院成立以来,随着学科平台建设的持续增强,在学校高层次人才引进计划的有力推动下,物理学科的师资引进渠道,最终定位为自主培养与外部引进兼重的模式。20032016年间,连续引进国内外名校毕业高层次人才,及本校优秀博士、硕士毕业生26人,详情如下表:

姓名

引进年份

学历层次

毕业院校

研究方向

吴根柱

2003

博士后

中国科学院上海微系统与信息技术研究所

量子级联微腔激光器

赵国军

2003

博士

内蒙古大学

凝聚态物理

崔鑫

2004

硕士

清华大学

凝聚态物理

王利刚

2005

博士

内蒙古大学

太阳能电池

荣建红

2007

博士

内蒙古大学

凝聚态物理

张丹

2007

博士

中国科学院高能物理研究所

原子核物理理论、强子物理理论

门克内木乐

2007

博士后

德国马尔堡大学

信息光学

博士

国科学院西安光学精密机械研究所

尚涛

2008

硕士

内蒙古大学

稀土功能材料、吸波材料、介孔材料

刘奕帆

2009

博士

中国科学院物理研究所

纳米磁性薄膜的交换耦合与磁输运特性

陆青山

2010

博士

兰州大学

材料物理与化学

常虹

2010

博士后

中科院物理所

磁性材料

电输运性能

磁传感器电路设计与应用

博士

北京大学

屈媛

2010

博士

内蒙古大学

凝聚态物理理论

董晓玲

2014

博士

中科院长春光机所

稀土发光材料

朱成军

2009

博士

吉林大学

新型能源材料与器件

王延来

2009

博士

北京科技大学

物理电子学

赵世峰

2011

博士后

 

南京大学固体微结构国家重点实验室

凝聚态物理

博士

南京大学

朱俊

2012

博士

内蒙古大学

凝聚态物理

秦艳丽

2012

博士

兰州大学

半导体材料与器件

宋铁磊

2012

博士

内蒙古大学

理论物理

刘志锋

2013

博士

重庆大学

计算物理

李润辉

2014

博士后

韩国延世大学

粒子物理理论

博士

 

中科院高能所与山东大学联合培养

王舒东

2015

博士后

 

 

意大利国家研究委员会纳米科学研究所表面界面中心

计算凝聚态物理、计算材料

博士

东南大学

刘利

2015

博士

内蒙古大学

生物物理

金志欣

2016

博士

东北师范大学

太阳能电池

徐淑银

2016

博士

中科院物理所

新能源材料与器件

李峰钰

2016

博士

美国波多黎各大学

凝聚态物理

对于新引进高层次人才的培养、任用,物理学科一直十分重视,积极地为他们提供教学、科研上的历练机会,并在学习深造、导师遴选、职称评聘等方面给予适当照顾,以促进其学术素养、工作能力的进一步提升。截至目前,上表所列硕士层次引进的崔鑫、尚涛,均在职考取了物理系的博士研究生;博士层次的引进人才内,赵高军曾赴日本山口大学做博士后研究,另有张丹、朱成军、陆青山先后入本校物理学博士后流动站深造;26人之中,已有3人晋升为教授、7人晋升为副教授、2人获评为博士生导师、16人获评为硕士生导师。由于校外培养高层次人才的大量引进,我校物理学科的学缘结构得到了明显的改善,这有利于新研究领域的拓展,有利于不同学术流派、观点之间的争鸣,从而推进教学、科研工作中创新思维的发展,对于学科今后的发展大有裨益。

近十年以来,随着高层人才的持续引进、教学科研工作的不断推进,物理学科师资队伍,在总体规模、职称比例、学历层次方面,都发生了一些明显的变化。

20072016年间内蒙古大学物理学科师资队伍结构变化简表

年份

教授

副教授

讲师

助教

博士

硕士

本科

2007

8

9

10

0

13

7

2

2008

8

11

8

1

15

8

2

2009

8

12

11

1

21

8

2

2010

10

11

14

1

24

8

2

2011

10

12

14

1

26

7

2

2012

10

15

13

1

27

7

2

2013

11

13

13

1

27

6

2

2014

11

14

16

0

30

6

2

2015

13

13

15

0

30

6

2

2016

14

16

14

1

32

7

2

如上表所示,物理学科专业教师总人数,由200年的27人逐年递增至2016年的45人,扩大了66.7%;教授、副教授高岗教师由17人增至30人,扩大了76.5%,在教师队伍中所占比重,亦由63%上升至66.7%;具有博士学位教师比重,由48.1%增长至71.1%。在目前的45名在职教研人员中,还有全国高等教育教学名师奖获得者1人,国家突出贡献中青年专家2人,享受国务院特殊津贴人员4人,全国杰出专业技术人才1人,何梁何利奖获得者1人,内蒙古自治区突出贡献中青年专家4人,入选内蒙古自治区新世纪321人才工程第一层次2人、第二层次6人,入选内蒙古自治区高等教育“111工程第一层次3人、第二层次4人,入选内蒙古自治区草原英才4人,全国师德标兵1人,内蒙古自治区科技标兵1人,内蒙古自治区青年科技领军人才2人,自治区教学名师5人。这些数字充分说明,近十年来物理学科的师资队伍,无论是从力量规模、还是质量水平上,确实均有显著提升,这是学科教学、科研工作顺利开展,不断取得新成就的有力保障。

2.著名学者

60年的发展历程中,我校物理学科英杰辈出,涌现出一大批在本学科方向有精深造诣,著作等身、德隆望尊的专家学者。这里仅选取其中最具代表性的若干位,扼要介绍其在教学科研领域辛勤耕耘的艰辛历程及所取得的丰硕成果,藉以展现我校物理学科雄厚的科研实力及良好的学术传统。

1.罗辽复:男,汉族,1935年生,安徽歙县人,教授、博导、理论生物物理学家、国内理论生物物理学的开拓者之一。1958年北京大学物理系毕业来内蒙古大学物理系任教,1979年任教授,1990年任博士生导师。19901991年,以高级访问学者身份赴加拿大多伦多大学交流,复于1992年、1999年分别赴意大利特里斯特、台湾中央大学短期访学。

罗辽复教授主要从事理论物理学、粒子物理学、天体物理学和理论生物物理学教学和科研工作。先后主持完成国家自然科学基金面上和重点项目8项、内蒙古自然科学基金多项;编辑出版多部学术专著、教材、论文集,如《基本粒子》《从电子到夸克粒子物理》《量子场论》《非平衡统计理论》《物理学家看生命》《生命进化的物理观》《理论生物物理学论文集》《国际理论生物物理学及生物数学学术会议论文集》(Proceedings of the International Symposium on Theoretical Biophysics and Biomathematics)《分子生物学的理论物理途径》(Theoretic-Physical Approach to Molecular Biology)等,另曾翻译出版奥地利物理学家埃尔温·薛定谔的名著《生命是什么》;发表学术论文300余篇,含SCI收录70余篇。1978年获“全国科学大会先进工作者”奖,1980年获“内蒙古科技成果奖”一等奖,1986年获评国家人事部“突出贡献中青年科技专家”,1989年获国家教委“科技进步奖”二等奖,1990年获评“全国高校先进科技工作者”,1994年获“乌兰夫奖(基础科学)”金奖,1999年获“国家自然科学奖”三等奖,1999年获“宝钢优秀教师”特等奖,2000年获评“内蒙古自治区劳动模范”,2001年获评全国优秀科技工作者,2001年获评全国模范教师。

因学术造诣精深、社会影响出众,罗辽复教授曾在诸多校外机构兼任职务。先后任789届全国政协委员;19822001年历任全国物理学会理事、内蒙古物理学会理事长;19862002年历任全国生物物理学会理事、理论生物物理专业委员会成员、主任;1986年起为国际生命起源学会(ISSOL)成员;19912001年任内蒙古科协副主席;19941999年任国家自然科学基金委员会学科组成员;陆续在西安交大、苏州大学、南京大学、南京师范大学、台湾清华大学、北京大学等多所国内知名院校担任兼职教授。

2.梁希侠:男,汉族,1944年生,山西文水人,教授、博导、理论物理及凝聚态物理专家、原内蒙古大学副校长。1966年内蒙古大学物理系本科毕业,1978年复考取理论物理专业研究生,1981年获理学硕士学位并留系任教。1987年任副教授,1992年晋升教授,1995年增选为博士生导师。19931995年任物理系主任,19952005年任内蒙古大学副校长。19901991年赴加拿大滑铁卢大学应用数学系访学,1998年赴美国艾默里大学物理系访学,2003年任日本山口大学工学部材料科学系特聘教授。

梁希侠教授主要从事理论物理与凝聚态物理方面的教研工作。教学方面,讲授“统计热力学”“高等统计物理”“固体物理”“元激发理论”“固体量子场论”“普通物理”“高等数学”等十余门本科、研究生课程;编著国家级十一五十二五本科规划教材《统计热力学》、研究生教材《高等统计力学导论》,主持完成全国高等教育教材研究会立项课题“面向21世纪热力学统计物理教材改革”;主讲的《统计热力学》,于2005年被评为国家级精品课程,2013年升级为国家级精品资源共享课程;曾获国家级教学成果二等奖一项,自治区级教学成果一等奖三项。科研方面,主要从事半导体材料中的电子—声子相互作用及相关问题的理论研究,先后主持完成国家自然科学基金项目10项,发表学术论文170余篇,其中SCI收录80余篇,参编英文学术专著《层状材料中电子—声子相互作用和自旋波理论Theories of the electron-phonon interaction and spin-waves in layered materials),科研成果先后获内蒙古自治区政府和国家教委科技进步奖等4项。

梁希侠先生丰硕的教学、科研成就,得到了社会各界的充分认可。20002005任国家教育部“物理学与天文教学指导委员会专业物理与应用物理教学指导组”成员,2004年任全国“热力学与统计物理教学研究会”主任,2006年获教育部国家级教学名师奖、第二届全国高等学校名师奖,2007年获中国科协西部开发突出贡献奖、全国模范教师荣誉称号。

3.班士良:男,1956生,蒙古族,教授,博导,凝聚态物理、半导体物理专家,内蒙古大学副校长。1981年内蒙古大学物理系本科毕业,复于19851999年先后获理论物理专业硕士、博士学位。1985年研究生毕业至今,一直在内蒙古大学任教。19881989年赴加拿大舍布鲁克大学物理系访学,19971998年赴美国西佐治亚州立大学物理系访学。

人才培养方面,主讲“力学“微机数值计算“物理学发展史“统计热力学“物理学与人类文明“高等量子力学“固体理论等本科、研究生课程;协助梁希侠教授编写《统计热力学》教材,先后主持国家级教学项目3项;2002年被教育部授予高等学校优秀骨干教师2005年获宝钢优秀教师奖、内蒙古自治区教学成果二等奖,并被评为自治区劳动模范;2008年获自治区高等学校教学名师奖,2009年分别获内蒙古自治区教学成果一等奖和二等奖,2014年获国家级教学成果二等奖。科研方面,主持国家级科研项目6项,在国内外重要期刊发表科研论文160篇,其中SCI收录60余篇,合作出版英文专著《层状材料中电子—声子相互作用和自旋波理论》;1998年获内蒙古自治区科技进步三等奖,2009年获首届内蒙古自治区自然科学奖三等奖;2002年被授予内蒙古自治区有突出贡献中青年专家2003年被评为自治区十佳优秀学科带头人,2004年被自治区党委、政府授予优秀留学回国人员称号;曾入选自治区高等教育111人才工程第一层次人选、321人才工程新世纪321人才工程第一层次人选。

除承担教学科研任务外,班士良教授还长期从事我校的行政管理工作。1999年起,相继任理工学院院长、物理科学与技术学院院长、研究生院常务副院长、副校长、学术委员会主任委员等职。凭借各方面工作的突出业绩,他还应邀在众多社会机构、学术团体兼任职务。2000年任内蒙古物理学会理事长,2003年任中国物理学会理事、中国物理学会教学委员会委员,2004年任全国热力学与统计物理教学研究会秘书长,20052014年任中国物理学会半导体物理专业委员会委员,20062007年任中国物理学会第八届理事会物理教学委员会高校分委员会副主任,20062010年、20132017年历任教育部高等学校物理学类专业教学指导分委员会委员、副主任委员,20112014年任中国学位与研究生教育学会第四届文理科工作委员会委员,2014年任中国可再生能源学会光电专业委员会第九届委员会委员,2015年任中国学位与研究生教育学会第五届文理科工作委员会副主任委员,2016年任内蒙古自治区新能源和可再生能源标准化技术委员会主任委员。

4.李前忠:男,汉族,1961年生,内蒙古呼和浩特人,内蒙古大学物理科学与技术学院教授、博导、原院长。1983年内蒙古大学物理系本科毕业,19861994年先后于我校理论物理专业,获理学硕士、博士学位。1986年研究生毕业留校任教,1995年任副教授,1997年晋升教授;19962001年先后增选为硕士、博士生导师;1999年任内蒙古大学理工学院物理系主任,2008年升任物理科学与技术学院副院长,20092015年任院长。曾于2004年在美国加州大学戴维斯分校访学。

李前忠教授的治学领域主要涉及物理学、理论生物物理学和生物信息学。教学方面,主讲“电磁学”“基础物理学”“热学”“数学物理方法”“量子力学”等本科、研究生课程,1999年参编本科教材《基础物理学》,2005年获内蒙古自治区教学成果一等奖。科研方面,主持并完成国家自然科学基金项目3项、内蒙自然科学基金项目3项、内蒙古教育厅重大项目1项;1997年协助罗辽复教授编辑出版《国际理论生物物理学及生物数学学术会议论文集》;在国内外期刊和学术会议上发表论文120余篇,其中SCI收录22篇,内容涉及遗传密码的起源和进化、神经网络模型、DNA序列研究、蛋白质结构预测和基因组信息学等多个方面;1998年获“第二届内蒙古自治区青年科技奖”,同年被授予“内蒙古自治区青年科技标兵”,2006年获内蒙古自治区有突出贡献的中青年专家;系内蒙古自治区“321人才工程”和新世纪“321人才工程”第一层次人选。

社会兼职方面,19941997年任第五届中国生物物理学会、理论生物物理专业委员会委员,19982001年任第六届中国生物物理学会理论生物物理专业委员会委员,20022005 任第七届中国生物物理学会理事,19982001年任第八届中国生物物理学会理事,1999年至今任内蒙古物理学会副理事长。

5.李宏:男,汉族,1959年生,内蒙古锡林浩特人,内蒙古大学物理科学与技术学院党总支书记、教授、博导。1982年内蒙古大学物理系本科毕业,1987年回校攻读理论物理专业研究生,1996年获博士学位。1997年任副教授,1999年增选为硕士生导师,2000年晋升教授,2003年增选为博士生导师。2001年任内蒙古大学理工学院交通系主任,2008年任交通学院副院长,2011年任交通职业学院科研处处长,2015年起任内蒙古大学物理科学与技术学院党总支书记。20052006年,曾于加拿大渥太华大学生物系访学。

教学方面,主讲“普通物理学”“物理实验”“大学物理”“热学”“生物统计学”“生物信息学”“生物数学”等本科、研究生课程。科研方面,主攻理论生物物理和生物信息学,主要方向有核酸序列的进化分析,编码序列的碱基组成和碱基关联,基因的理论改造和转基因的实验验证,基因发现、翻译起始位点的识别和预测等。在国内外学术期刊发表论文120余篇,含SCI收录16篇;先后主持国家自然科学基金项目4项、教育部博士点基金项目2项、内蒙自然科学基金项目2项、内蒙古教育厅重大项目1项;1999年获国家自然科学奖三等奖,1997年获内蒙古大学科技进步特等奖,2014年获内蒙古自治区先进科技工作者称号;系内蒙古“321人才工程”及自治区高等教育“111人才工程”第二层次人选。

 

二、学科平台

(一)依托教研单位

1957年内蒙古大学建校伊始,即专设有物理系,作为我校物理学科专门的发展建设机构。物理系建立之初,设有主任、副主任、党总支书记等党政领导职务,下设有理论物理、金属物理、原子、无线电等四个专门化组,分管不同方向的教学科研工作,各有一名教师为负责人。此后数年间,随着基础建设的渐次展开,物理系的机构设置亦渐趋完备。1962年,经学校批准,原有的专门化组被整合为理论物理、普通物理、实验物理、无线电等四个教研室,各设主任一人管理。另外,系领导班子加设主任助理一职。文革期间,系领导班子增加党总支副书记一职。19721973年,学校又相继批准成立了半导体物理、激光物理两个教研室。19789月,学校以物理系的无线电专业为基础,另行组建了电子系,物理系所属教研室缩减为5个,同时专设理论物理研究室。改革开放初期,系领导班子复增加行政副主任一职。1984年初,物理系固体物理(即凝聚态物理)研究室成立,这是一个由跨教研室的教师组成的研究机构,无编制、无专职科研人员、学校无经费投入。19846月,学校批准添设新能源研究中心这一新的二级机构。1995年,半导体、激光物理教研室合并为物理电子学与光电子学教研室,新组建自动控制教研室。199910月,理工学院成立,物理系归学院领导,成为二级机构,撤销党总支,行政领导职务保留系主任,不设副主任。年底,学校以物理系原工业自动化专业为基础成立自动化系,自动控制教研室人员转入自动化系。同年新成立的内蒙古自治区高校稀土材料重点实验室,划归物理系管理,设主任、副主任各一人。20013月,学校实行聘任制,由聘任为高岗的教师承担、负责管理教学科研工作,各教研室撤销。20032月,物理系成立“物理实验教学中心”,设主任一人。20044月,内蒙古自治区重点实验室“离子束生物工程重点实验室”批准成立,设主任一人。11月,“稀土材料重点实验室”被批准为内蒙古自治区稀土材料化学与物理重点实验室。20083月,撤销理工学院,物理系与电子科学技术系共组为物理科学与技术学院。同年,复于学院之下成立了凝聚态物理研究所、生物物理研究所、理论物理计算中心。

综上所述,建校以来我校物理学科依托教研单位的设置,大致经历过三个发展阶段。首先是理工学院成立以前,系、教研室(研究室)二级管理体制。理工学院成立后,一度出现过,学院、系、教研室三级管理的局面,但很快即调整为学院、系二级体制。物理科学与技术学院成立以后,物理学科的依托机构仍为院、系二级,但学院设置与学科本体间的关联性更为紧密,能够更充分地满足其发展需要。具体沿革情况详见以下三表:

物理系党政领导、分支机构负责人简表

时段

系党政领导

分支教研机构

1957年—1961

党总支书记:布和

系主任:郑愈

副主任:刘健

理论物理专门化组:黄念宁

金属物理专门化组:黄文德

原子专门组:张衍达

无线电专门化组:司重生

1962年—1966

党总支书记:布和

系主任:郑愈

副主任:刘健

主任助理:邱平济

理论物理研究室:张衍达

普通物理教研室:徐行

实验物理教研室:侯伯元

无线电教研室:司重生

19666月—19769

党总支书记:刘宪文

党总支副书记:王凯燕

系主任:张衍达

副主任:邢耀庭

理论物理教研室:侯伯元

普通物理教研室:徐行

实验物理教研室:侯伯元、昃向城

无线电教研室:刘金铸

半导体物理教研室:张衍达

激光物理教研室:冯启元

1977年—1982

党总支书记:王志荣

系主任:张衍达

副主任:徐行

行政副主任:邢耀庭、张纪生(1982

理论物理教研室:侯伯元

普通物理教研室:徐行

实验物理教研室:昃向城

半导体物理教研室:侯伯元、季秉厚(1978

激光物理研究室:冯启元

理论物理研究室:罗辽复

1983年—1985

党总支书记:梁道明

党总支副书记:梁希侠

系主任:徐行

副主任:张纪生、邰显康

 

理论物理教研室:侯伯元

普通物理教研室:张纪生

实验物理教研室:白培光

半导体物理教研室:季秉厚

激光物理教研室:冯启元

理论物理研究室:罗辽复

固体物理研究室:顾世洧

新能源研究中心:季秉厚

1986年—1988

党总支书记:梁道明

党总支副书记:梁希侠

系主任:马克健

副主任:金国骍

理论物理教研室:胡文忠

普通物理教研室:付志强

实验物理教研室:白培光

半导体物理教研室:季秉厚

激光物理教研室:冯启元

固体物理研究室:梁希侠

新能源研究中心:季秉厚

1989年—1990

党总支书记:梁道明

党总支副书记:刘志雄

系主任:金国骍

副主任:胡文忠

行政副主任:孙震

理论物理教研室:胡文忠

普通物理教研室:付志强

实验物理教研室:白培光

半导体物理教研室:季秉厚

激光物理教研室:冯启元

应用物理教研室:郇忠

1991年—1993

党总支副书记:刘志雄

系主任:金国骍

副主任:杨性愉

行政副主任:孙震

理论物理教研室:马克健

普通物理教研室:付志强

实验物理教研室:白培光

半导体物理教研室:季秉厚

激光物理研究室:冯启元

应用物理教研室:郇忠

1993年—1994

党总支书记:刘志雄

系主任:梁希侠

副主任:王旭

行政副主任:孙震、杨以华(1994

理论物理教研室:王维玺

普通物理教研室:杨体强

实验物理教研室:白培光

半导体物理教研室:季秉厚

激光物理教研室:冯启元

自动控制教研室:郑瑞生

1995年—1996

党总支书记:刘志雄

党总支副书记:杨以华

系主任:王旭

副主任:班士良

行政副主任:李振华

理论物理教研室:阎俊虎

普通物理教研室:杨体强

实验物理教研室:王永江

物理电子学与光电子学教研室:季秉厚

自动控制教研室:郑瑞生

1996年—199910

党总支书记:王旭(兼)

党总支副书记:杨以华

系主任:王旭

副主任:阎俊虎

行政副主任:李振华

理论物理教研室:李炜疆

普通物理教研室:杨体强

实验物理教研室:王永江、刘建(1998

物理电子学与光电子学教研室:季秉厚、李蓉萍(1997

自动控制教研室:郑瑞生、刘海江(1997

理工学院时期物理学科依托教研单位情况简表

时段

学院党政领导

物理系主任

教研室负责人

199911月—20082

党总支书记:夏纪伦、冯福林

院长:班士良

党总支副书记:梁文美

副院长:梁治安、朱瑞英、张国亮

李前忠

理论物理教研室 李炜疆

普通物理教研室 杨体强

实验物理教研室 刘建

物理电子学与光电子学教研室 李蓉萍

物理科学与技术学院成立至今物理学科依托教研单位情况简表

时段

学院党政领导

物理系主任

电子科学与技术系主任

20083月—20093

党总支书记:班士良

院长:班士良

副院长:李前忠

刘俊杰

门克内木乐

20093-20129

 

党总支书记:施道明

院长:李前忠;

副院长:宫箭、赵国军

 

刘俊杰

门克内木乐

201210月—20132

 

党总支书记:施道明

院长:李前忠;

副院长:宫箭、赵国军

 

刘俊杰

朱成军

20133月—20158

 

党总支书记:施道明

院长:李前忠;

副院长:宫箭、赵国军

行政副院长:谢峻鹏

 

刘俊杰

朱成军

20159月—今

 

党总支书记:李宏

副院长:宫箭(主持工作)

党总支副书记:谢峻鹏

副院长:赵国军

刘俊杰

朱成军

(二)基础设施与实验室建设

自内蒙古大学成立以来,学校对于物理学科的发展十分重视,在基础设施分配使用、科研实验条件、教学条件的创造与改善方面,给予了大力的扶持,充分地满足了本学科教学、科研工作的发展需要

仅以近年为例,2002年理工楼落成以后,理工学院所属物理系机构人员首批搬入,还为高岗教师配备了办公室。这样的工作条件在当时全校是最为优渥的。2005年,理工学院所属教学、科研、行政办公网络开通,较彻底地更新和完善了网络信息建设,新增信息点150个,保证了研究生、教师网络信息渠道的畅通,进一步满足了教学、科研和管理的需要2008年物理科学与技术学院成立以后,仍在北校区理工楼内办公,所有行政场地总面积5003.8平方米,其中教学实验室2369.4平方米、科研实验室2028.5平方米、行政办公用房605.9平方米(含教师办公用房326.4平方米)。

实验室建设方面,自90年代后期至今,物理学科陆续建起3个自治区重点实验室、1个国家级的实验教学示范中心,并与校外科研单位、企业合作,成立了光伏技术方面的研究中心。

1)稀土材料重点实验室

实验室成立于1999年,实验室名称为内蒙古大学稀土材料实验室,实验室主任为李国栋教授。同年,经自治区教育厅批准,内蒙古大学稀土材料实验室晋升为自治区教育厅重点实验室。2010年,以凝聚态物理学科稀土及磁性功能材料方向科研人员为依托,实验室更名为“微纳米磁性功能材料重点实验室”,由云国宏教授担任主任。20133月,该实验室被自治区科技厅认定为“内蒙古自治区纳米科学与技术重点实验室”。实验室主任为云国宏教授,副主任为赵世峰教授。充分挖掘和发挥内蒙古大学物理学科优势和潜力的基础上组建成的。共同构建学术平台,凝练学术团队,现有研究方向包括,纳米磁性功能材料的力学、磁学和电学性质方面的理论与实验研究;纳米磁性功能材料的磁、电输运性质及其动力学过程理论与实验研究;纳米稀土永磁材料的制备与应用研究;纳米发光功能材料的可控制备、结构与性质调控及其应用研究;多铁材料与物理。

本实验室学术队伍力量强大,结构合理。现有教师24人,其中教授6人,副教授9人,讲师8人,实验师1人;博士生导师4人,硕士生导师10人。实验室科研成果丰硕,近五年主持项目20余项,其中,国家自然科学基金6项,省部级项目17项,累计经费650万;合作出版专著2(科学出版社、化工出版社);在SCIEIISTP收录期刊发表论文100余篇;获得授权发明专利8项;获得自治区科技进步奖2项。

2)离子束生物工程实验室

2001年,中国科学院等离子体物理研究所余增亮科研团队,为贯彻该院与内蒙古的科技合作协议精神,愿帮助内蒙古大学建立离子束生物工程实验室。以梁运章、白爱枝、杨军、郝廷杰为代表的环境生物物理团队积极响应,在校院各级领导支持下,争取到自治区政府200万元经费支持,终于在200212月成立了“内蒙古大学离子束生物工程实验室”。经过近两年建设,20048月,内蒙古科技厅批准该实验室为自治区重点实验室,并任命梁运章教授为实验室主任。这是全国第四家专门以离子束生物工程为研究方向的省级重点实验室。实验室的主要研究内容包括:以离子束注入牧草、药用植物等作物种子的育种;离子束微生物育种;离子束介导DNA大分子转移;静电生物学效应;离子束生物技术机理研究等。从内蒙古和西北地区的特点和需要出发,实行实验室开放管理,为自治区培养高级专门人才和科研成果。

2009年本实验室获得了内蒙古大学“211工程三期重点学科建设项目的科研平台立项--“内蒙古自治区离子束生物工程重点实验室”,通过“211工程三期的建设,建设了两个实验技术平台:(1)高压电场、离子束组合诱变微生物技术体系;2)高压电场、离子束育种及介导转基因技术体系。并进行理论与实验相结合的机理研究。本项目总投资300万元,其中仪器设备购置费260万元,那日教授申请的离子束、静电场组合诱变技术在工业微生物育种中的研究获得内蒙古自治区科技厅应用与研究开发项目立项。2010年,8月,大部分211三期工程仪器到位,开始安装调试,实验室面积增加100M2,新增包括荧光定量PCR仪、示波器、蛋白纯化仪、日立紫外可见分光光度计、超速离心机、高压电源在内的仪器设备45台件,2012年内蒙古自治区中青年科技创新奖1项。获得国家发明专利授权1件;获得内蒙古自治区农牧业丰收奖1项;2013年,离子束生物工程重点实验室获得 综合实力提升建设项目,金额为500万元,购置了微生物诱变高通量筛选与鉴定系统、高通量DNA测序仪和服务器一台。2014年,8月,实验室主任李前忠教授向自治区科技厅汇报了自治区重点实验室考核评估,结果为良好,10月份,实验室5人参加国际生物物理暨中国生物物理,李前忠教授当选中国生物物理学会常务理事,20159月,那日教授和杨体强教授退休。2016年实验室参加食用菌高效栽培新技术示范获得自治区农业丰收三等奖。

3)半导体光伏技术实验室

我校物理学科早在20世纪7080年代,就在半导体及太阳能技术领域取得过世人瞩目的发展成就。出于研发工作的需要,当时物理系就建设有半导体新能源实验室。19848月,半导体新能源实验室搬迁至新建的理科大楼内。20096月,以物理学科的半导体和物理电子科研团队为依托,“内蒙古自治区高等学校半导体光伏技术重点实验室”在内蒙古大学成立,班士良任主任。实验室致力于半导体光伏技术的理论及应用研究,主要方向为:新型薄膜太阳电池及材料的研制和应用;新型半导体同质、异质结光电性质及太阳电池机理及转换效率。成立以来,坚持走产学研相结合的发展道路,陆续与多家新能源技术企业建立了密切的合作关系,为其提供技术支持、工艺指导、人才培训等多方面的服务。2009年,内蒙古自治区高等学校半导体光伏技术重点实验室与内蒙古日月太阳能科技有限责任公司联合成立内蒙古大学日月太阳能光伏技术研究中心。2010512,内蒙古大学与包头山晟新能源技术责任有限公司及中国科学院半导体研究所联合成立内蒙古光伏技术研究中心。近年来,实验室建设不断取得进展,科研工作条件得到很大改善。2015年,完成高效硅基太阳电池制备与研发平台建设,包括建成80平方米1万级超净间,安装调试一台可用于无交叉污染,连续生长pin三层硅基薄膜材料的PECVD沉积系统及其配套设备(578万元)。同年,还完成了高效薄膜太阳电池制备与能量存储研发平台中的核心设备CIGS薄膜太阳电池制备系统(251万元)的招标工作。

4)物理实验教学中心

为加强物理学科各专业的实验教学管理,20032月,理工学院成立了“物理实验教学中心”,由梁运章教授任主任。20048月,那日教授接任该中心主任。200512月,“物理实验教学中心”被评为内蒙古自治区级示范中心,主任由班士良担任。该中心主要负责组织管理“近代物理实验室”“大学物理实验室”等教学用实验室的教学规划与日常管理。

近年来,随着国家经济实力的不断提升,在自治区、学校的大力扶持下,内蒙古物理学科各实验室的教学、科研条件得到大幅度提升。这在高端科研仪器设备的大量引进方面有突出的体现。详情见下表:

内蒙古大学物理学科单价30万元以上大型仪器设备一览

序号

设备名称

购置时间

具体用途

金额()

资金项目

1

矢量网络分析仪

2003-4-1

稀土材料实验室

329000

教学

2

离子束注入装置

2004-12-1

离子束生物工程实验室

330000

教学

3

原子力显微镜

2008-12-19

日元贷款设备

1089429.98

教学

4

准分子激光器

2010-12-28

光伏实验室

781018

教学

5

多功能固体脉冲激光器

2010-12-28

光伏实验室

356000

教学

6

快速纯化系统

2011-10-21

离子束生物工程实验室

368182

科研

7

超速离心机

2011-10-21

离子束生物工程实验室

326417

科研

8

电阻式真空镀膜仪

2011-12-15

光伏实验室

355000

教学

9

超高真空多功能溅射设备

2011-12-15

光伏实验室

316000

教学

10

激光拉曼光谱仪

2011-12-28

日元贷款设备

3154782.01

教学

11

X-光电子能谱仪

2011-12-28

日元贷款设备

2907009.78

教学

12

芯片倒装键合系统

2011-12-28

日元贷款设备

1020341.16

教学

13

手动表面轮廓仪

2011-12-28

日元贷款设备

642988.74

教学

14

射频阻抗/材料分析仪

2011-12-28

日元贷款设备

545162.48

教学

15

精密阻抗分析仪

2011-12-28

日元贷款设备

386622.59

教学

16

粒度仪(2

2011-12-28

近代物理实验室(一)

373984.65

教学

17

可见紫外分光光度计

2011-12-28

光伏实验室

355081.93

教学

18

太阳能电池I-V测定仪

2011-12-28

光伏实验室

350,000.00

教学

19

曝光机

2011-12-28

日元贷款设备

346091.17

教学

20

太阳能电池IPCE测定仪

2011-12-28

光伏实验室

300000

教学

21

定量控制仪

2011-5-3

离子束生物工程实验室

385773

科研

22

超高真空多靶共溅射沉积系统

2012-10-24

光伏实验室

810000

教学

23

高性能集群系统

2013-5-2

大学物理实验室

562000

教学

24

桌面物相分析衍射仪

2014-10-9

电子薄膜材料实验室

569000

教学

25

薄膜喷涂设备系统

2014-10-9

电子薄膜材料实验室

375000

教学

26

C-V法则mos结构特性测量系统

2014-6-13

电子薄膜材料实验室

379000

教学

27

综合物性测量系统及其配套组件

2015-6-25

稀土材料实验室

7198000

科研

28

开放式实验室管理系统

2015-12-4

其他

544500

教学

29

多功能超高真空团簇束流沉积系统

2015-5-14

稀土材料实验室

1195000

科研

30

压电力显微镜

2015-5-27

稀土材料实验室

2000000

科研

31

磁力显微镜

2015-5-27

稀土材料实验室

1298000

科研

32

高精度高低温探针台

2015-5-27

稀土材料实验室

499000

教学

33

高性能服务器系统

2015-6-1

其他

1490000

科研

34

超高真空激光分子束外延组件一

2015-6-15

稀土材料实验室

2005000

科研

35

稀土多铁材料磁电功能测试系统

2015-6-23

稀土材料实验室

799900

科研

36

微生物诱变高通量筛选与鉴定系统

2015-6-5

离子束生物工程实验室

2390000

科研

37

高通量DNA自动测序仪

2015-6-5

离子束生物工程实验室

1000000

科研

38

超高真空激光分子束外延组件二

2015-7-7

稀土材料实验室

1490000

科研

(三)图书资料

丰富的图书资料储备,是一切大学教学、科研工作赖以有效开展的基础条件。物理学科始终高度重视图书资料的搜集、整理、运用工作,60年间累积起了存量可观的物理学科中外学术刊物、著作、论文、教材、电子文献等各类图书资料,较好地满足了广大师生的需要。建校之初,北京大学曾向我校物理系支援过诸多重要国际学术刊物如1916年起订的“Physical Review”(物理评论)、1930年起订的“Reviews of Modern Physics”(现代物理评论)、1947年起订的“Progress of Theoretical Physics”(理论物理进展)等。目前,物理科学与技术藏书量达到5000余册,拥有纸质期刊321种,除学界知名的各类主干英文学术期刊外,还有部分俄文、日文经典藏书和期刊供师生阅读。2015年,学院资料室整体纳入学校图书馆管理。另外,学校图书馆电子期刊数据库资源非常丰富,能覆盖本学科及相关交叉学科研究所需全部文献资料。

三、科学研究

(一)研究领域

建校以来,我校物理学科教师积极从事学术研究,陆续开拓出了多个有稳定而连续的研究团队,基础实力雄厚、成果积累丰厚、有自身特色传统的二级学科或具体研究方向。这些学术研究领域主要包括基本粒子理论、理论生物物理、凝聚态物理、半导体和物理电子、光电子和激光、环境生物物理等。接下来,我们将依次介绍上述各研究领域的形成发展历程,及其在不同历史时期所取得的成就。

1.基本粒子理论

196019785月,是我校物理学科基本粒子理论研究的起步阶段。期间的研究工作主要体现在以下几个方面:

一是散射过程的运动学分析。1960—1964年,讨论了极化电子在极化核子上散射,核子与氘核散射中的极化,自旋为I的粒子的电磁结构和极化现象的协变描述两个任意自旋系统弹性散射幅的结构相对论多粒子系统中的角动量和协变的分波分析,也对p+N→p+p+N过程和p介子在氘核上光致产生过程进行了运动学分析。讨论了核子与氘核散射相移的非单值性,发现了南氏不定性以外的新的相移不定性进而讨论了任意自旋粒子弹性散射过程相分析的不定性问题,对任意自旋下相移的不定性作出了普遍解答,并将此推广于p介子光致产生过程。分析了光生p介子过程的完全测量。另外,还用相分析方法研究了高能电子和原子核的磁散射和电四极矩散射。

二是对强相互作用的研究。60—64年间,对K介子的强作用进行了一些研究,以塔姆唐可夫近似讨论了K+介子和核子和弹性散射和pK相互作用,用梯形近似讨论了K介子与核子的相互作用。

三是轻子物理研究。1962m中微子发现后,物理系教师就开始了对轻子物理的研究,独立地提出了两类中微子和两类轻子的概念,在国内外学术界较早注意到中微子质量不为零的可能性。分析了用各种单纯群和半单纯群来描述轻子对称性的可能性。复就轻子物理的主要问题之一——me之谜方面进行了一系列工作,研究了反常作用对m锐变弱作用常数的重正化效应,用g5非不变的反常作用讨论了m子寿命与m—e对称性的实验限度。1965年又从规范场的角度,用g5不变的矢量反常作用讨论了m—e质量差,说明了巨大的me质量差与严格的me普适性之间的矛盾,在矢量型反常作用理论中引入荷矩作用后是可以解决的。较早地提出了关于轻子结构的概念,给出了关于轻子结构的几个普遍性定理。在e+e对掸机上发现了一些高质量的矢介子后,又分析了其蜕变具有m—e不对称的可能性。鉴于m→eg可能存在,提出可能存在一种同时和me耦合的第三型中微子。在重轻子的发现被证实后,提出了关于轻子的三种的概念,建立了轻子的三色四味模型。

四是对弱相互作用的研究。在么正对称性刚刚建立起来时,尝试用SU3)群和G2群研究奇异粒子非轻子衰变的选择定则,通过和实验的比较,排除了G2群的描述,而在SU3)群描述下,给出了包括李三角关系在内的一系列关系。后来,又用SU3)群讨论高能中微子反应诸过程的关系。1966年,提出了一个中介玻色子理论,把弱作用中宇称、同位旋、奇异数的不守恒归之于中介玻色子的特殊性质,并讨论了它在轻子非轻子衰变中的应用。1967—68年进一步用层子模型分析了非轻子衰变问题。1977年,资料调研了弱作用理论中的规范模型中性流和迷幻粒子衰变等问题。

五是层子模型研究。1966—1968年间对层子模型的应用作了研究,包括基本粒子质量关系和层子相互作用的研究,奇异粒子非轻子衰变的研究,基本粒子的同位旋质量分裂的研究等,后来又分析了轻子的辐射衰变,在介子和重子间的质量关系上,得出了若干前人未曾提出的结论。从层子结构的费曼图出发,分析了强子的非轻子衰变,得到了和诸衰变过程的S波和P波振幅都相符合的结果,改变了以前非轻子衰变理论工作和实验总存在明显矛盾的情况。这些成功进一步证实了层子结构概念的正确性。

六是新粒子研究。1974年底新粒子发现后,及时分析了当时的实验情况,认为(e+e强子)和(e+em+m)截面比的上涨和强子碰撞中轻子的“过剩”直接生是两个关键性的实验事实,都和J/y粒子的出现密切相关。对J/y的讨论澄清了J/y粒子的真正寿命值,给出了Jy关系的有意义线索,并预示了更多弱耦合新粒子(包括重轻子)的出现可能。由强子碰撞中的轻子直接产生,分析出J粒子成对生产的可能性,指出J粒子是一种新型的“奇异”粒子。这两件工作完成于1974年底,属于国内外对新粒子最早的一批研究成果,其结论都为后来的进一步实验所证实。在实验数据积累不够充分的条件下,对新粒子本质作了多方面的设想和假定,包括假定新粒子是SU4)理论中的粲粒子所组成,讨论了SU4)质量关系;假定J/y是由中性组成子所组成,讨论了它们的产生和蜕变,以及由这些组成子构成的新强子的质量谱;在J/y粒子奇异特性的启发下,还提出了关于“色”的新概念,假定存在两种同位旋,并设它们之间有耦合,和新同位旋有关,存在一族具有新特性的粒子。

七是高能宇宙线物理中某些新现象的讨论。1975年磁单极子发现后,讨论了磁单极子和由它组成的类氢系统在天体物理中的可能作用,特别是发现了这种系统具有高自旋特性。用贝特沙披特议程解正反磁单极子组成的束缚态,从量子场论的角度证明了这种高自旋介子的可能存在,并预言了它的多光子衰变特性,后来,进一步证明了这种高自旋介子在更广的条件下都能存在,并提出其可用以解释高能宇宙线实验中的多光子现象。

八是高能天体物理。发现了能损率与时间参数间有良好的统计关系,从而澄清了1975年脉冲星JP 1953周期变率特别慢的观测事实给国际学界带来的困惑,并给出了81颗脉冲星较为合理的年龄数值。接着对双星系统内的中子星自转减速进行了研究,改进了国外理论,解释了暂现X射线源的光变曲线上的短周期结构。将粒子物理学中反常核态的概念用到了天文学中来研究中子星,得到了恒星演化晚期的一种新的緻密天体反常中子星,研究了它的结构和稳定性,在天体演化序列中增加了新的层次,得到了强氏限和俄伏氏限以外的第三个质量限,并指出存在亚稳天体的可能性。利用粒子物理学中反物质的概念来建立高能天体的模型,假定星系核和类星体的核心纯粹由反物质组成,通过吸积正物质湮灭来试图解决光辐射的能源问题,解释了一些观测事实,并建议通过观测g光子流量来检验这个模型。提出了中子星的中微子回旋辐射的概念并作了具体计算,研究了磁单极氢原子的光谱。

在其它方面,特别是和粒子物理的应用有关的课题也进行一些研究。1963年,讨论了利用穆斯保尔效应研究g光子的诱导发射问题,独立提出了g射线激光器的方案。1973年,将约瑟夫逊效应理论推广到势阱结,预言了通过势阱结的超导电流在改变阱深时具有一种新型的共振效应。研究了宏观薛定谔方程的边值问题,得到了边值问题的普遍解,并证明了在一定条件下解表现出共振特性。

1978年全国科学大会到1986年是本学科基本粒子理论研究的第二个发展阶段。

这个时期的主要工作为分析了轻子和夸克的内部对称性并建立了一个结构模型,讨论了左右对称弱电统一理论的唯象学方面;研究了磁单极对在宇宙线中的可观察事例,以及中微子质量中微子成团和中微子天体的形成与结构;提出高密物质夸克集团相的概念,并研究了中子星磁场起源;研究了天体的非均匀磁场中电子的运动和辐射、天体的引力透镜和超光速膨胀、光子散射的挤压效应和格子超辐射。

这些粒子物理和高能天体物理方面的工作,使内蒙古大学的粒子物理研究在国内外学界具备了一定的影响力。1976512纽约《群报》刊登的“杨振宁教授谈访华观感”,在赞许中国的科技发展速度时就提到:“在广州、云南,甚至边远地区的内蒙古大学都有许多先进的科学成就。”早在改革开放之初,我校的粒子物理研究论文,就开始在国外著名期刊发表,这在当时国内是比较领先的。1978年,物理系教师罗辽复获全国科学大会先进个人奖。1980年,罗辽复和他的合作者复获内蒙古自治区科技研究成果一等奖。同年,凭借着在基本粒子理论等领域研究上的突出成就,我校理论物理二级学科获评为自治区首批重点学科。

    2007年—至今是我校物理学科基本粒子理论研究的第三个发展阶段。

20世纪80年代初,罗辽复教授将研究方向转至生命科学研究,内蒙古大学的粒子物理研究出现了断层。随着2007年张丹和2014年李润辉的入职,粒子物理又有了一些初步的发展,这段时间的研究工作在强子物理和重味物理两个方向。主要的研究工作包括:

一是将在轻强子领域比较成功的手征夸克模型进一步应用到重味领域。通过拟合重味介子质量,得到一套较合理的、相对稳定的重味夸克相关的模型参数;计算了含单、双重味夸克基态重子的质量,得到的理论结果基本符合已有实验数据和其他理论方法的结论;基于实验上发现的两个窄宽度、低质量、带粲数的介子DSJ(2317), DSJ(2460) ,研究了相关的DK相互作用的动力学性质,为进一步解释实验提供了另一种有效的理论参考。基于实验上发现的含重味重子Λc+(2940)Σc(2800),研究了所有可能量子数的NDND*相互作用的性质,得到了符合实验结果的分子态,同时预言了其他分子态存在的可能性。进一步研究了NBNB*相互作用的性质;讨论了核子与含单个重味夸克反介子相互作用的性质;研究了核子与奇异重味(反)介子的相互作用性质,将相同的理论方法用于研究Δ与这些奇异重味(反)介子间的相互作用。

二是在重味物理领域,在重味物理领域,近几年的研究工作主要集中在B介子非轻两体衰变方面。这期间对包含张量和标量介子的两体非轻衰变过程进行了分析,对两类介子的性质进行了研究,对一些高能实验中非常关心的分支比、CP破坏、极化等可观测量进行了理论预言和计算。另外,近期高能物理实验中正在寻找一类叫做双重重子的粒子,研究团队紧密结合实验前沿,与国内多家高校和科研院所的研究人员合作,对两个衰变道能够观察到双重重子的可能性进行了分析和研究,为实验作出了理论指导。研究工作被粒子物理界的著名国际刊物发表。粒子物理方向目前的人员缺乏直接影响到其影响力的形成。因此,我们目前一方面在努力寻找人才加入,一方面积极进行学术交流活动,以扩大影响力。2015年,申请到了近年来这个方向的第一个国家自然科学基金。2016年,举办了全国高能对撞机上的味物理研讨会。通过这次会议,将沉寂多年的内大粒子物理方向初步介绍给了中国的粒子物理学术圈。希望这能够作为一个开始,为粒子物理方向带来蓬勃发展的机遇。

2.理论生物物理

1981年,我校罗辽复教授在调研了理论物理学诸分支的动态和生命科学的发展基础上,开始从传统的理论物理学转向生命科学研究,着手研究生物分子手性起源,遗传密码的逻辑和进化,核酸序列的信息学和进化、蛋白质折叠构象动力学等基本问题。在罗教授大力倡导下,通过研究生的指导培养,物理系逐步建立起了理论生物物理的研究团队。

19811990年是我校理论生物物理研究发展的第一个阶段。其在理论上的核心突破,是1988年罗辽复教授在《大自然探索》中试探提出的“密码-序列-构象-动力学”的反向生物学路线。罗教授认为:“伴随着理论生物物理学的建立,将有可能建立反向生物学。它是由基因入手,由分子序列到分子构象,由结构到功能,从统一原理出发,广泛利用数学工具,定量地阐述千变万化的生命现象。”不久,诺贝尔奖获得者W.Gilbert亦在“Nature”杂志上发表了相似的结论。具体科研工作包括:

1)探索生物的分子手性起源及遗传密码的起源。提出了基于弱电干涉作用的电子轰击手性分子可产生百万分子一的左右不对称的理论,并通过非线性化学动力学放大、聚合过程的合作效应,使系统达到手性纯的状态;从遗传密码的逻辑出发,证明了密码的进化稳定性;由四核苷的阴阳对偶表示出发,成功导出密码表的亲疏水氨基酸分布;以氨基酸和核苷两个层次上亲疏水的一致性,提出了一种密码起源的可能解释。

2)研究了氨基酸突变的统计理论及核酸序列中的常用字。由氨基酸的随即突变和突变氨基酸在选择压力下的适合度,导出了氨基酸的突变频率;发现了编码区中的(*ws)规律性,发现了癌基因中的8-和9-核苷片段等。

3)核酸序列的理论研究。发现核苷酸序列和随即序列很接近,生命信息埋藏于强噪音背景中;发现编码序列中描写近邻碱基关联的信息参数D2 D2(1)有较好的进化相关性;分析DNA的二维行走,得出了多数编码序列的分维约1.31.7,二维行走是三维行走的简单表示等结论;用信息论方法发现了编码序列碱基关联的短程为主性,即大多数编码序列的碱基关联主极大都是在近邻位点,远程关联一般较弱;为解释核酸序列的关联和进化特征,提出了“突变-选择”的理论模型,建立了序列进化方程;证明以近邻碱基关联对核酸序列进行聚类分析可导出和生物学一致的进化树,且分岔点参数与物种出现年代有进化相关性。

4)引入最大信息原理概括编码区的进化机制,指出序列进化是在一定碱基关联的选择约束下,通过随机突变使信息极大化而实现的,其体现了中性漂变和达尔文选择的结合。

5)通过统计分析证明非编码序列具有不同于编码序列的信息参数。指出多数非编码区D1大于编码区,这是由于其中富含多种调控信号所致,特别是D1(3)更比D123倍以上,这是由于同义密码子的非随机使用;发现了编码区和非编码区遗传语言的一个重要区别,即随着进化,编码区倾向于使用S-W语言,非编码区倾向于使用R-Y语言。

6)研究了DNA序列的长程关联特征。将关联进行谱分析,研究谱的低频行为,发现序列之间差异很大,并没有国外某些工作所说的1/f谱的普遍特性;指出关联谱的另一特性是存在很多峰,特别对于编码区有普适1/3共振,并对出现共振峰的条件进行了数学研究。

7)研究了关联谱的共振峰和存在阅读框架的关系。指出检查发现序列中隐含的阅读框架的问题,可以从Pearson定理出发,也可以通过找寻常用字的框架依赖型来解决。

8)研究了编码序列重复片段的统计特征。发现了某些与进化无关的冻结现象,提出序列形成的早期有一个突涨阶段的假说,以及一个与重复片段相关的序列复杂性定义。

9)研究了分子水平的生命过程动力学。证明了微小的势不对称性就可导致构象局域态,为量子的构象动力学提供了基础;基于构象运动和电子云动的相互作用是生物活性微观基础的认识,提出了构象动力学的理论框架;将固体物理中的非绝热算符方法用于研究构象-电子系统的量子跃迁。

10)用构象动力学成功地讨论了蛋白质折迭速率,导出折迭时标10-3秒,速率比例于I-5/2n3/2等,I为参与扭转的原子团惯量矩,n为参与一次跃迁的扭角数。据此可解释α螺旋、β折迭等规则构型在折迭中较早出现,还可据此提出分子伴侣的理论模型。

11)讨论了链式分子的构象-电子运动,由构象动力学导出包含新传播项的推广的Davydov方程,研究了构象振动对合作效应的影响。

12)在复制动力学方面,提出DNA解旋是拓扑量子跃迁,复制叉运动速度受酶扩散速率所限制的理论。

13)神经网络理论方面,在突触前后不对称性和行为的模糊性两方面对Hopfietd模型进行了修改,以为神经计算机提供新的设计思想;将熵产生极小定理推广到非线性区,提供了生物体内熵产生极小的假设,并用于讨论经络的物理基础。

上述研究中,关于核酸序列的信息论分析和碱基关联方面的探讨最具学术价值。加拿大多伦多大学Trainor教授1991年访华报告就说:“在内蒙古大学有一个很强的小组在罗辽复教授的领导下从事进化问题的理论研究,这个组肯定是此研究领域中国最强的一个组,从其国际声誉就可证明这一点”。

19912006年是我校理论生物物理研究的第二个发展阶段,期间在更深入系统地分析生物分子序列—核酸和蛋白质序列的基础上,进一步扩大了研究的领域。具体研究内容包括:

1)提出大分子溶液的热滞理论,解释了鱼抗冻活性与抗冻蛋白溶液浓度和分子量的关系,提供了分子组装发挥功能的一例。该项工作为国外称为聚合物吸附模型(Polymeric Adsorption Model),在Chemical Review1996)曾做整段评述。

2)提出了抗冻蛋白溶液中的冰晶生长速率和冰晶生长习性理论、热滞蛋白在冰晶表面吸附的化学动力学理论,解释了抗冻多肽的冰晶生长抑制现象和热滞蛋白的协同性效应。

3)提出基因表达增强网络的概念,通过同义密码子的非随机使用和碱基关联与基因表达水平关系的分析,找出大肠杆菌和酵母可编码区的基因表达增强网络位点。

4)改善预测DNA双螺旋结构局部偏差的方法,研究了保守点位与局部偏差的关系;研究了三核苷酸重复及相关序列宏观弯曲,DNA分子的柔性和DNA链的弯曲。

5)研究了蛋白质二级结构预测的统计力学基础,证明了二级结构和二肽频率的相关性强于单肽频率4倍;提出由蛋白质二级结构序列决定其拓扑结构的模型,并据此提出一套由二级结构序列经验预测拓扑结构的规则;研究了蛋白质二级结构与mRNA loop区结构的统计关联,提出了能够进行类型预测的最小离散增量算法。

6)通过新生肽链边生长边折迭的格子模型,证明它能较快地达到折迭,提供了蛋白质折迭动力学途径依赖型的这一实例,也说明折迭的高速度必须是动力学的。

7)在Gause竞争排斥原理研究上,提出了不同于传统Volterra-Lotka的新模型,指出单竞争因子是竞争排斥的物理基础,进一步依据生态中的竞争排斥概念建立癌动力学模型。

8)生态学方面,做了传染病传播和草原群落演化等问题的细胞自动机模型,将自组织理论用于植物抗病毒机理的研究。

9)在遗传密码研究上,进一步探析了遗传密码的进化稳定性,研究了rRNA中保守词汇与进化的关系,提出了基因组进化和生长的模型;研究了翻译速率与蛋白质二级结构的关系、酵母基因组中ORF的组织和识别;将最小离散增量算法推广到基因组中内含子与外显子识别,并结合二次辨别式方法成功地预测了部分基因组的内含子与外显子;将最小离散增量算法推广预测基因启动子和蛋白质亚细胞定位预测;提出了预测基因启动子的理论算法,并将其应用到预测部分基因组的启动子。

10)在分子动力学研究方面,提出了肌球蛋白分子工作循环的化学动力学的模型,以及DNA动力学柔性的统计力学模型;研究了别构酶与配体相互的机理,推广了MWC模型理论,不仅成功解释了协同性,而且解释了抗协调效应;研究了启动子序列中的序列柔性依赖,以及肿瘤生长中的可能的负熵规则和相关的动力学。

以上研究成果共发表论文约200篇,其中30余篇发表于国外SCI收录期刊。

2007年以来至今,我校物理学科在理论生物物理的研究方面,再度取得新的进展。主要的研究内容有:
   
1)在蛋白质亚细胞定位预测方面,首次提出了新的六类氨基酸约化方法,并以新的氨基酸约化类作为蛋白质序列的信息参数;使用该方法研究了细胞凋亡蛋白质的亚细胞定位问题,并建立了国际上最新最大的细胞凋亡蛋白质的数据库;推广和改进了最小离散增量算法,提出了两种新的组合预测算法——离散增量融合算法(IDF)和离散增量结合支持向量机算法(ID_SVM),并将其应用到细胞凋亡蛋白质的亚细胞定位预测上。

2)结合多种融合算法对细胞凋亡蛋白质亚细胞定位进行了更细致的工作,预测精度进一步提高;研究了恶性疟原虫线粒体蛋白质和分泌蛋白质的定位问题,提出了K紧邻最小离散增量理论;预测了恶性疟原虫线粒体蛋白质和分泌蛋白质定位。

3)通过选取氨基酸local g-gap二肽组份和物理化学特性为信息参数,采用离散增量结合支持向量机(ID_SVM)算法,预测了植物和非植物蛋白质的亚细胞定位。

4)研究了更深层次的核蛋白的亚核定位和线粒体蛋白的亚线粒体定位问题,整理出了相似性较小的非冗余亚核定位数据集和亚线粒体定位数据集;应用氨基酸二肽组份、物理化学特性、GO信息和进化信息,分别采用基于离散增量的二次判别方法和离散增量结合支持向量机的(ID_SVM)算法,对蛋白质的亚核和亚线粒体定位进行了高精度预测。

5)首次提出了一种新的序列特征参数提取方法——骨架原子化学位移方法,发现每一种氨基酸的四种骨架原子的化学位移与蛋白质的二级结构有关联,并将这种新的序列特征参数提取方法应用到蛋白质亚线粒体定位及分枝杆菌亚细胞定位中。

6)提出了离散增量理论与修正的马氏判别式相结合方法,并首次提出了K-最近邻最小离散增量理论,对蛋白质的结构类、芋螺毒素超家族和疟疾分泌蛋白进行预测。

7)将位置关联权重矩阵方法应用到预测promoter和可变剪切位点,把DNA结构信息与序列信息相结合,对线虫、人类、小鼠的可变剪切位点及E.coli、果蝇和植物promoter进行预测;通过对四个肠杆菌全基因组进行扫描,获得了实验未测定的可能的启动子序列。

8)基于进化保守性及几何结构相似性进行了蛋白质与核酸相互作用位点的研究,提出了一种整合支持向量机和结构连配算法预测DNA结合蛋白上结合残基的新方法,预测出一些可证实的新结合位点,有些已经被实验证实。

9)预测了小干扰RNA沉默效率,利用了侧翼序列特征,综合随机森林和支持向量机的各自优势,提出了一个新颖的启发式特征选择算法,能够简化过程、剔除冗余、提高精度,也可以应用到其他生物信息学问题中。

10)对组蛋白修饰、DNA甲基化等表观遗传修饰对基因的表达调控,特别是组蛋白修饰与基因表达水平的预测、组蛋白修饰与转录因子相互作用调控基因表达以及DNA甲基化在正常和癌症细胞系中的差异调控进行了深入研究。

以上研究工作,共发表论文120余篇(SCIEIISTP收录70篇),代表作主要发表在Nucl. Acids. ResBioinformaticsAmino AcidsJ. Chem.PhysJ. Comput.ChemBiochemBiophys.Res.Commun.等欧美国际权威学术期刊和重要国际学术会议上,SCI引用总次数近1500次,有3篇论文入选ESI高被引论文;2009年获自治区自然科学一等奖1项,2010年获自治区科技特别贡献奖1项,2011年获自治区中青年科技创新奖1项。物理学科团队在理论生物物理研究领域所取得的成绩,得到了上级主管部门的充分认可。2007年,经过近三十年的努力,我校生物物理二级学科终于获评为自治区重点学科。

3.凝聚态物理

19571966年,我校凝聚态物理方面的研究处于起步阶段。当时顾世洧、黄文德、鲍凤岐、白培光等教师,已在日常教学之余,进行一些与凝聚态物理相关的研究工作,并取得了一定的成果。他们先后曾在金属超导、面心立方合金中间隙原子内耗机构、极化晶体中的激子、冷加工导致铁的内耗峰、范性形变对合金状态影响、稀土元素在碳钢中的作用机理等方面撰写过学术论文,主要发表于《内蒙古大学学报》。

19661976年的“文化大革命”时期,学校的正常教学、科研秩序受到影响,凝聚态物理学科主要从事实际应用方面的工作。

19771981年,我校物理学科在凝聚态物理方面的研究渐渐复苏。期间较系统的科学研究有:顾世洧的极性晶体中的激子理论,成果相继发表于《半导体学报》、《物理学报》等刊物;黄文德、鲍凤岐、白培光的太阳电池,成果主要发表于《内蒙古大学学报》。顾世洧的研究成果《固体元激发理论》,还于1980获内蒙古自治区科技成果二等奖。同年,理论物理获评为自治区首批重点学科,当时尚属理论物理教研室管理的凝聚态物理方向教研人员,同样与有力焉。后来凝聚态物理逐渐发展成独立的二级学科,同样亦为认定为自治区重点学科。

19821992年,凝聚态物理逐渐形成较稳定的研究方向,学术队伍不断壮大,并形成有影响的学术带头人。顾世洧副教授领导的科研团队,主要在晶体表面、界面、薄膜、量子阱、三元混晶中、低维系统中的极化子、激子及电子—声子相互作用等方面做了较系统的工作。一些重要成果发表于Phys.RevSolid State CommunJ.PhysPhys.Stat.Sol等国际权威性学术刊物上。1983年,《固体元激发理论》项目获国家自然科学基金资助;1991年,梁希侠副教授在这一方向上的科研成果《固体表面膜的极化子与激子理论》,荣获自治区科技进步三等奖。黄文德教授领导的研究团队,在多晶膜制备、结构和性质分析、CdS太阳电池应用等方面开展了系列研究,成果多发表于《太阳能学报》《材料科学进展》等刊物上。鲍凤岐副教授领导的科研团队在陶瓷材料的制备、敏感特性方面做了系列研究工作,成果主要发表于《内蒙古大学学报》。1987年,白培光教授、梁希侠副教授带领的科研团队,开始研究高温氧化物超导材料的制备和物性方面的研究,制备的YBaCuO等材料之超导转变温度达到国内先进水平。该方向的研究得到了自治区政府专项资金的资助,重要成果曾在19871991年的国际高Tc学术会议交流,以及《低温与超导》《物理学报》等刊物发表。

1993年以后,凝聚态物理学科的科研项目增长迅速,在国家自然科学基金委、国家教委、霍英东教育基金委、内蒙自然科学基金委的大力资助下,研究经费较充足,学科队伍壮大、研究方向进一步拓宽。

梁希侠教授领导的固体物理研究室,对国内外发展迅速的层状和混晶新材料中的电子态和层状磁性材料中自旋波激发的研究,颇具独到之处。在研究电子表面、界面态时,同时考虑内禀态和电子—声子作用,取得了一系列成果。“八五”期间,有18篇论文分别发表在Phys.RevJ.PhysPhys.LettSurf.SciPhys.Stat.SolZ.Phys等多种国际权威性学术刊物上,并进入SCI国际学术榜。1995年,固体物理研究室梁希侠、王旭、班士良、郑瑞生、云国宏、闫俊虎将最新理论成果撰写成英文学术专著Theories of the Electron-Phonon Interactions and Spin-Waves in Layered Materials,由内蒙古大学出版社出版;梁希侠、王旭完成的成果《半导体量子阱与混晶电子光学声子作用》荣获国家教委科技进步三等奖。

“九五”期间,物理学科在凝聚态物理领域的工作,主要体现在光学声子辅助双势垒隧穿及相关输运问题、半导体三元混晶光学振动与电子耦合问题、晶格振动时半导体量子阱中双极化子和激子性质、用区熔-电迁移联合法提纯稀土金属的机理等方面,相继得到国家自然科学基金委、国家教委基金资助。梁希侠、郑瑞生、班士良、王旭等人的研究成果《异质结构材料中电子与声子作用及相关问题的理论研究》于1998年获自治区科技进步三等奖;稀土金属提纯由李国栋教授的研究团队负责,重要成果发表于《中国稀土学报》等刊物,《高纯稀土金属钪制备工艺及蒸馏提纯机理研究》于1997年获内蒙古大学科学技术进步二等奖。

 进入21世纪以来,凝聚态理论方向的研究再度取得新的进展。研究了体和界面光学声子辅助双势垒隧穿问题,对实验观测的声子赞助隧穿电流峰提出更好的解释;对抛物量子阱中上述各类元激发及量子隧穿的理论研究,在研究方法、理论模型上有创新;就海森堡模型提出一种新的磁激发机制,导出了基本激发的色散关系,并运用统计力学理论,就自旋1/2铁磁、反铁磁系的热力学获得与实验一致的结果;系统地考察了半导体GaAs/GaAlAs异质结构中界面有限势垒、能带弯曲、界面和体光学声子等因素,随材料组分、压力、界面应变(ZnCdSe/ZnSe的变化特征,发展了简化相干势近似计算II-VI族半导体的三元混晶参数的方法;较系统、深入地讨论电子态的压力效应,还初步探讨了压力下半导体异质结构中诸光学声子模对电子迁移率的影响。上述研究得到到国家自然科学基金的连续资助,系列成果相继发表在Phys.RevEur. Phys. JPhys.LettJ. Appl.Phys等多种国际权威刊物上。2003年,班士良、梁希侠、闫祖威等人的研究成果《半导体异质界面和表面的电子态》获内蒙古大学科技成果一等奖。

实验研究方面,结合自治区资源优势,李国栋教授、丁铁柱教授带领的研究团队,分别在稀土磁致冷材料、稀土吸收材料、双向纳米晶稀土永磁材料、掺稀土氧化物半导体纳米材料、半导体薄膜的稀土材料掺杂及稀土掺杂改性机理、燃料电池等领域进行了基础性研究,并将材料研究与太阳电池、气敏材料及传感器的物性和机理研究相结合,获得了掺杂浓度、制备工艺等条件对薄膜的物相结构、光电、气敏等特性影响的系统结果。吴根柱教授等人与中科院上海微系统与信息技术研究所合作,探讨用MBEMOCV技术生长新型半导体超晶格、低维量子结构材料的方法,摸索出适合于微腔半导体激光器和量子点激光器制作的一套器件工艺流程,搭建微腔激光器低温激射谱测试系统,在半导体激光器腔面镀膜工艺研究方面做了有特色的工作,系统开展了“GaAs/GaAlAs半导体微腔激光器”和“InGaAs/InAlAs量子级联四极子微腔激光器”的研究工作。安俊明博士与中科院半导体所合作,开展了SiO2/Si阵列波导光栅(AWG)的研究,给出了一种可实现AWG器件平坦化的方法,设计并加工了多通道版图和器件。

2007年至今,稀土及磁性功能材料方向进展突出,在稀土及磁性功能材料的研制和应用,特别是在低维稀土材料的光、电、磁物性等领域进行了富有特色的研究。研究思路主要是设计成分和结构可控制的系列稀土微纳米功能材料,并在微纳米尺度下调控其磁学、电学物理性能。现有研究内容包括:(1) 纳米磁性功能材料的力学、磁学和电学性质方面的理论与实验研究。(2) 纳米磁性功能材料的磁、电输运性质及其动力学过程理论与实验研究。(3) 纳米稀土永磁材料的制备与应用研究。(4) 纳米发光功能材料的可控制备、结构与性质调控及其应用研究。(5) 纳米催化功能材料的可控制备、结构与性质调控及其应用研究。近年来承担国家级科研项目10多项,省部级项目20多项,发表SCI学术论文50多篇。

4.半导体和物理电子学

内蒙古大学物理学科在半导体、物理电子领域的研究起步于1964年,至1979年以前,是它的初期起步阶段。

20世纪60—70年代,国内外对半导体特别是单晶硅及硅晶体管的研究成为热点。1971年起,侯伯元、季秉厚、张存生、昃向城、金国騂、白培光、卢志宽、燕子屏、黄文德、鲍凤岐、郇忠等物理系很多教师积极进行半导体锗晶体管和硅二极管的研究,先后试制成功多种电子元器件,并很快投入生产。同时,黄文德、鲍凤岐等还利用半导体的多种物理特性,进行了CdS太阳电池材料特性、CdS烧结膜太阳电池方面的研究,取得了可喜的成果1977年,燕子屏、黄文德、鲍凤岐、张玉仙等的“CdS烧结膜太阳电池研制一文,获内蒙古自治区科学大会表彰奖。次年,黄文德、鲍凤岐、张玉仙等复对CdS多晶太阳电池、CuS2—CdS异质结进行了基础研究。

1980 —1997年,是物理学科在半导体和物理电子领域的研究发展兴盛的阶段,所做的研究工作主要包括以下三个方面:

1半导体太阳电池研制20世纪70年代,由于世界石油危机的影响和温室效应的加剧,新能源的开发利用在国际上流行开来。紧跟这一潮流,20世纪70年代末,季秉厚、张存生、昃向城、李健等亦开始进行太阳能电池方面的研究。至90年代中,先后进行了单晶硅TDB—60太阳电池”“绒面背场硅太阳电池”“多晶硅太阳电池”“非晶硅太阳电池”“低倍聚光太阳电池”“微型槽、钝化发射区聚光高效硅太阳电池”“小型用户光伏照明系统”“垂直多重结太阳电池”“CdS/CuInSe薄膜太阳电池”“CdS/CdTe异质结薄膜太阳电池等各类装置的研发工作,期间先后承担国家基金委、国家计委、国家经贸委、国家科委、财政部、农业部、水利部、电力部、信息产业部等几十项科研项目,为开发利用内蒙古丰富的太阳能、风能资源做出了突出贡献。1982年,“TDB—60太阳电池获得内蒙古科技进步三等奖;1985年,绒面背场硅太阳电池获内蒙古自治区科技进步二等奖;1988年,小型用户光伏照明系统获农业部科技进步三等奖。

2)半导体敏感元件研发。1983年,李蓉萍、季秉厚等开展阵列式湿敏元件的研制,制成品经国家技术监督局标准物质研究中心测试,其吸湿和脱湿响应时间达到了毫秒级,是当时国内响应速度最快的湿敏元件。同期,鲍凤岐、牛蒙年、傅志强等进行了稀土氧化物对Zn2SnO4材料气敏特性影响研究。1995年张玉仙、季秉厚、王松滨、李宪珍等进行了铁酸镧酒敏传感器的研究,采用柠檬酸络合法合成铁酸镧材料,掺杂后采用陶瓷工艺制作元件,比较全面地解决了香烟烟雾、化妆品、人呼出湿气和环境温度及湿度大幅度变化等的干扰,使制备的传感器在灵敏度、选择性、响应和恢复时间等方面都优于当时国内使用的SnO2ZnSnO3等材料制备的酒敏传感器。该项工作于1995年获内蒙古自治区科技进步三等奖。另外,李蓉萍、丁铁柱等人还曾对氧敏材料进行过研究。

3)风能太阳能互补发电系统的研究应用工作。1989年开始,我校物理学科的科研力量在全国较早地开展了风能太阳能互补发电的研究。1992—1996年间,季秉厚、李健、李蓉萍等先后承担了国家科委、内蒙古科委、计委、教育厅等单位在该方向上的多项科研项目,成果被“REDP”“光明工程”“送电到乡”“送电到村等国家重大项目和内蒙古党委、政府牧区通电工程采用,小型风能太阳能互补发电系统试点项目还曾获国家教委科技进步三等奖。同期,季秉厚还同美国特拉华大学、中科院合作,进行了中国内蒙古小型离网光伏、风力和风光互补发电价格分析研究。1996年,季秉厚、李蓉萍完成电子工业部下达的国家标准《光伏发电系统过电压保护导则》的起草制订工作。

1998—2006年,为物理学科半导体和物理电子研究的转向阶段。1990年郇忠、张存生、燕子屏等调至自动化教研室工作,1995年开始老教师们先后退休,半导体教研室力量减弱,

难以承担较大课题,研究经费日形紧张。出于从长远发展考虑,物理系对科研方向、学术队伍进行了宏观整合,自1998年起半导体研究开始归进凝聚态物理二级学科之中。在此期间的研究工作主要集中在两个方面:

1开展纳米半导体薄膜材料方面的研究,主要研究稀土掺杂对纳米半导体薄膜材料性能的影响。

2)参与光伏技术国家标准制定,为我国光伏技术标准与国际标准接轨做了大量工作;进行有关分散型可再生能源发电系统发展的政策性研究;参与大型光伏技术推广应用专家咨询等工作。

九年之间,在上述研究方向上,季秉厚、李健、李蓉萍、吴根柱、丁铁柱等教师相继承担国家自然科学基金项目3项、内蒙古自然科学基金项目7项、内蒙古高等学校科技项目1项、世界银行和国家发改委项目1项,完成信息产业部《光伏组件盐雾腐蚀》《光伏发电系统.性能监测测量、数据交换和分析导则》两项国家标准起草制定工作。

20096月,自治区高校半导体光伏技术重点实验室经内蒙古自治区教育厅批准成立。20136月通过教育厅验收,并评为优秀。目前,班士良教授任实验室主任,20096-20156月丁铁柱教授任常务副主任,20157-现在朱成军教授任常务副主任,实验室可供集中使用的面积达到780m2,实验室各类仪器如PECVD大型设备(690万元)、CIGS材料与器件制备设备(251万元)、X-光电子能谱仪(290.7万元)、激光拉曼设备(315万元)等设备总价值达2600余万元。实验室的科研力量主要由自治区级重点学科凝聚态物理、物理电子学二级学科和低维凝聚态材料和物性创新团队人员构成。现有教师15人,其中教授7人,副教授4人,讲师3人;博士生导师4人,硕士生导师8人;具有博士学位9人,具有硕士学位3人。其中,35岁以下6人,45岁以下5人,60岁以下4人,60岁以上1人。专职实验人员1名。

实验室的研究领域主要集中在与物理电子学学科相关的新能源材料与器件方面。物理电子学是内蒙古自治区唯一培养电子科学与技术硕士人才的学科,还具有电子科学与技术本科专业和电子与通信工程专业硕士学位授予权(下设半导体光伏技术和信息光学与光纤通信技术专业方向)。本学科建立以来,紧密联系学科前沿研究热点,借助凝聚态物理学科理论研究优势,瞄准国内外相关技术发展趋势,基础与应用研究结合,教学和科研互动,始终坚持理工结合产学研结合多学科交叉结合,逐步形成了以半导体为基础,光伏发电技术研究为核心,系统应用为方向,与内蒙古特色产业高度融合、协调发展的学科优势。

2009年以来,以内蒙古自治区高等学校半导体光伏技术重点实验室的建立为契机,物理学科在半导体和物理电子研究领域再度取得了可喜的进展。共获准国家和省部级科研项目40余项,其中国家自然科学基金项目10项,由朱成军、王延来、朱俊等教师先后承担实验方面的国家自然科学基金项目4项,自治区自然科学基金重大开放课题1项,自治区自然科学基金重点项目1项,自治区高校重点项目2项,自治区科技创新引导项目1。发表学术文章140余篇,其中SCI论文百余篇。20133月,由内蒙古大学物理科学与技术学院牵头,班士良教授作为首席科学家联合江苏盎华光伏工程技术研究中心有限公司、中国科学院物理研究、内蒙古大学物理科学与技术学院、兰州大学物理学院、吉林大学物理学院和浙江大学申报了国家重大科学研究计划项目。2015年,以我校半导体和物理电子研究团队为主导的自治区科技创新引导项目新型高效铜基中间带太阳电池和N型单晶硅双面太阳电池(N-PERT)的研制与产业化”“高效N型单晶硅双面太阳电池的研制及优化先后获批,资助经费共达690万元(其中企业自筹600万元)。同年,丁铁柱教授小组关于CuGaSe2:Ge中间带半导体材料的制备工作被写入“2014中国光伏技术发展报告。本实验室于2017年成功获得了第十七届中国光伏大会(CPVC17)的承办权,大会将于2017829-91期间在内蒙古大学举办。以上充分体现出了,我校物理学科在该研究领域上的强劲实力。

 

5.光电子和激光

从激光诞生的60年代起,我校物理系的许多先生,如冯启元、尹道先、胡文忠、顾世洧、张文沛、亢攻等就开始了激光方面的研究。主要成果有:激光理论研究、二氧化碳激光治疗仪、激光调平滑升模板技术等,研究成果曾获1978年全国科学技术大会奖,达到国内先进水平,在国内有较大的影响。

19821993年间,物理学科在领域主要开展了激光、非线性光学等方面的研究工作。学术带头人为冯启元、杨性愉,参加工作的教师有傅大威、郭维生、周俊刚、宋晓琴等,

激光方面的研究主要包括1横向塞曼激光的研究:提出了横向塞曼激光理论研究了横向塞曼激光的模内拍频和偏振强度He-Ne激光器在横向磁场中的模崩溃采用正交磁场的横向塞曼激光器横向磁场下He-Ne激光的磁调谐特性,还有横向塞曼激光器的实验研究。2声光驻波衍射的研究:开展了声光驻波衍射的频率特性、Raman-Nath驻波声光效应调制激光相干度的研究。3激光生物效应的研究:开展了用He-Ne激光、Ar+激光进行压缩照射的研究632.8nm457.9nm单色光的生物刺激效应生物超微弱发光的研究。4激光特性和应用的研究:开展了激光光束光斑特性、偏振特性、聚焦特性的研究激光谐振腔的研究用激光横向位错干涉判断激光准直、自动液晶光阀等应用研究。在非线性光学研究方面,主要开展了光学双稳态、混沌三波混频、四波混频等方面的研究。

这一阶段共发表论文50多篇,1988年获内蒙古自治区科学技术进步二等奖(He-Ne激光理论与应用研究)。

1994年至2006年,主要开展光电子学、非线性光纤光学等方面研究,学术带头人为杨性愉、贾维国,参加工作的教师有张俊萍、史培明、宋晓琴等,先后发表论文80多篇。

激光光谱方面,主要包括(1)干涉选择振幅调制光谱(SISAM)的研究:开展了一种新型单光栅式干涉选择调幅光谱仪的研究包括仪器函数曲线变迹和切趾分辨率和光通量扩展函数光源尺寸和调制幅度的同步调整最佳仪器参量等的研究。2激光Raman光谱的研究:开展了用于Raman光谱检测的陷波滤光装置、多道激光Raman光谱检测系统的研究。非线性光纤光学方面,主要包括1光纤中调制不稳定性的研究:开展了在零色散波长附近的色散缓变光纤、色散阶梯光纤的调制不稳定性研究具有饱和非线性的非克尔光纤的调制不稳定性研究非线性双折射色散缓变光纤、色散阶梯光纤中的极化调制不稳定性研究。2光孤子相互作用的研究:开展了相干、非相干暗孤子之间相互作用的研究。(3光纤孤子基本特性的研究:开展了光纤中高阶非线性极化率、啁啾、耦合非线性薛定谔方程的研究使用滑频滤波器实现对孤子位相控制的研究。4光脉冲压缩的研究:开展了孤子效应压缩的研究初始啁啾和光纤损耗对孤子效应压缩的影响色散缓变光纤中的孤子效应压缩单模光纤中基于交叉相位调制的压缩脉冲对产生等。5双稳态孤子的研究:开展了饱和非线性LSSM支持的光孤子研究。6光纤光栅的研究:开展了光纤光栅变迹的研究布拉格光纤光栅内部能量特性的研究,在均匀光纤光栅中布拉格孤子的形成及相互作用等。另外,还进行了对贝塞尔光束纵向特性、振幅特性、频率特性、无衍射距离等的研究,以及用雅可比-傅立叶矩进行的图像识别研究。

2007年以来,物理学科从事光电子和激光领域研究的教师,除贾维国、张俊萍之外,还有新引进的一位留德博士后门克内木乐。主要的研究方向为光孤子在光纤通信技术中的相关特性、光信息存储技术、光信息材料特性测量技术等。

6.环境生物物理

环境生物物理是生物学和物理学的相互交叉而形成的新兴的边缘学科,主要从实验及应用的角度研究物理因子对生物的影响,以及生命物质的物理性质、物理变化规律,是现代生物学的一个重要支柱,也是应用物理学的一个重要分支。我校物理学科在环境生物物理方向的科研工作起步于80年代初,梁运章教授为其开创者。

1982年,梁教授以静电生物效应为主攻方向,在国内较早地开展了生物物理方向的应用研究。不久,他所带领的课题组(包括石辛民,康锡兰,梁道明,董守绂等),第一次承担了内蒙古科委的科研项目——“静电保鲜河套蜜瓜试验研究”。以此项课题的研究实践为基础,物理系遂正式形成了一支环境生物物理科研团队,除石辛民等人外,杨体强、郭维生、那日、郭九峰、白爱枝等教师亦相继加入其中。

80年代中期,针对国内甜菜含糖分下降的难题,环境生物物理团队又进行了静电场处理甜菜种子提高含糖分的研究。1987年该研究经自治区科委立项,于1990年通过全面鉴定验收,随后在生产部门大范围推广,创造了巨大的经济效益。在进行技术推广的同时,又开展了有关机理的深入研究。1989年,梁运章先生被选为中国物理学会静电专业委员会委员,后又当选中国生物物理学会环境生物物理专业委员会委员。1990年国内第一部静电技术工具书——《静电实用技术手册》,其“静电生物效应”“静电分选技术”二章就是由梁先生主笔编写。

1992年获国家自然科学基金资助,首次用X射线衍射仪对甜菜种子进行衍射对比测定,发现2θ=33.6°处的衍射峰消失,用顺磁共振仪测定其自由基变化表明,静电场可使甜菜种子的自由基浓度增加约100%。这一成果后被国家自然科学基金委收录到1995年度的“研究成果年报——生命科学”。甜菜种子静电提糖研究大获成功以后,又接连开展了静电场处理小麦、大麦、牧草、向日葵等种子的生物学效应研究。1994—1996年,梁运章教授承担了国家自然科学基金项目“静电干燥特性研究”,针对热敏性生物材料干燥脱水的实验需要,摸索出了不使物料升温,利用高压电晕电场的能量进行“传质”而实现物料干燥的低能耗方法。其机理研究论文《高压电场干燥技术原理的电流体动力学分析》被EI收录,试制的专利应用产品亦获得了多项国际、国内奖励。19992005年,梁道明、杨体强、那日等相继主持内蒙古教育厅项目“静电场对牧草种子的影响”、国家自然科学基金项目“电场处理油葵种子后对其抗旱性影响研究”“静电场对作物种子淀粉酶及DNA构象测试谱的研究”“电场处理种子提高沙生植物抗逆性机理研究”“电场对油葵种子酶蛋白构象影响的研究”,均取得突出进展,并有专利成果问世。同一时期,环境生物物理团队对静电干燥技术应用及机理亦进行了卓有成效的研究。

2001年,在中科院等离子体物理研究所的帮助下,环境生物物理团队又展开了对离子束生物技术的研究,并逐步建立起了自治区重点实验室——内蒙古大学离子束生物工程实验室。近年来,研究室相继完成诸多离子束生物技术课题,有代表性的主要有梁运章教授主持的国家自然科学基金项目“离子束生物技术对牧草种子的影响研究”“低能离子注入选育高产纤维素降解酶微生物及辐射生物效应研究”,以及由杨体强教授、李前忠教授分别主持的内蒙古自然科学基金重大项目“离子束注入氨基酸对其构象的影响”“离子注入对黄芪多倍体诱导体系的影响”;又与区内外多家企业建立有长期的横向合作关系。

2004年底,梁运章教授获得国家自然科学基金委资助的“低能离子注入选育高产纤维素降解酶微生物及辐射生物效应研究”(批准号:1046500205—07年),杨体强教授的氮离子注入对酶蛋白活性及其分子构象影响的研究获得内蒙古自治区自然科学基金资助(批准号2005080101012005-2008),2006年,聘请内蒙古大学生命科学院教授许月英、邢万金,中国科学院微生物研究所研究员唐国敏为实验室客座教授。2008年起,李前忠接任离子束生物工程实验室主任,继续领导该方向的研究工作。李前忠离子注入对黄芪多倍体诱导及其药用成份含量的影响获内蒙古自治区自然科学基金资助(20062009)那日教授离子束介导转基因提高沙生植物蛋白质含量及机理研究获得内蒙古自治区高等学校科学研究项目资助(NJ05025),同时那日教授电场和离子束介导大豆球蛋白基因转入沙生植物的研究获得内蒙古自然科学基金重大项目资助(200711020101)那日教授高压电晕电场介导大豆球蛋白基因转入沙生植物的研究,获得国家自然科学基金项目资助(50767002)。     同年与金河集团金霉素离子束与静电场诱变选育技术项目,与中牧公司黄霉素离子束与静电场诱变育种技术项目、与升华拜克公司盐霉素离子束诱变育种技术项目研究,与生命科学院农学系合作进行“离子束诱变加工番茄种子技术”与内蒙古农业大学合作进行“离子束诱变甜高梁种子技术”。实验室四人参加了200711516日在合肥召开的第四届全国离子束生物工程学会议;三人参加了20071135日在苏州召开的“中国物理学会第十四届静电学术年会”。2008年杨体强教授内蒙古自然科学基金项目项目“氮离子注入对酶蛋白活性及其分子构象影响的研究”(编号:200508010101)通过专家验收。

(二)项目申报

早在20世纪70年代,我校物理学科在半导体和物理电子研究领域,就曾承担过国家、自治区有关部门下达的研究项目。80年代初,我国科研体制改革,更新研究经费的划拨方式,各类纵向自然科学科研基金纷纷设立。经建校以来近三十年的长期积淀,时物理学科已经积聚起了一定的科研实力与经验。面对新的机遇和挑战,广大教职员工敢于拼搏,积极从事整体性、系统性学术研究,申报科研项目,取得了骄人的成绩。

1986年起至2006年为止,物理学科各研究方向先后申请到国家级、省部级、厅局级纵向科研课题86项,到账经费超过700万元。其中包括,国家自然科学基金30项,内有罗辽复主持于2005年立项的“保守非基因序列(CNGS)、非编码RNA序列和内含子的信息论研究和功能预测”属重大项目;教育部科学技术研究重点项目2项,系丁铁柱主持于2001年立项的“LSCO/YSZ界面微结构对电输运性能的影响”、云国宏主持于2006年立项的“应力条件下纳米磁性材料中的磁致伸缩效应及其物性研究”; 国家发改委科研项目1项,系季秉厚主持于2003年立项的“边远社区的其他光伏应用”;教育部高等学校骨干教师资助计划1项,系班士良于2000年立项的“层状半导体材料中的量子隧穿问题”;内蒙古自治区优秀学科带头人项目2项,系班士良于2004年立项的“半导体异质结构中电子态的压力效应”、李前忠于2006年立项的“真核生物基因组功能位点的生物信息学研究”;内蒙古自然科学基金25项,内有罗辽复主持于2004年立项的“信使RNA的剪切及其在遗传调解中的作用”、李前忠主持于2006年立项的“离子注入对黄芪多倍体诱导及其药用成份含量的影响”属重大项目;内蒙古教育厅项目18项,内含重大项目6项;教育部高等学校博士学科点专项科研基金项目2国家留学基金委项目1项,内蒙古科委、计委攻关项目1项,内蒙古科技厅软科学研究计划项目1项、内蒙古“321”工程项目1项、内蒙古高等学校科研项目1项。二十余年之间,年立项数额持续稳步增长,从19861992年间的平均1项,提升到19931999年间的约3.3项,及至20002006年已达8项。科研立项数目的增长,充分说明了改革开放以来,我校物理学科教师队伍,在从事系统性学术研究能力上的显著提升。而随着经费支持的大量注入,本学科各领域的研究活动得以广泛开展,整体工作环境持续改善,科研实力不断提升,项目申报方面的竞争力亦进一步得到提高。

近十年以来,在前期发展历史积淀的基础上,受学校高层次人才引进及其他政策扶持的有力推动,物理学科在科研立项方面复又取得丰硕战果。20072016年,共获国家级、省部级、厅局级,以及校内重大科研立项102项,包括国家自然科学基金项目40项、国家“973”计划项目2项、高等学校博士学科点专项科研基金项目3项;教育部科学技术研究项目2项、博士点基金项目1项、春晖计划项目1项;内蒙古自然科学基金项目38项,含重大项目3项、杰出青年培育基金项目2项;内蒙古自治区教育厅项目6项,含重点项目1项;内蒙古高等学校科学研究项目6项,内有1项为重点项目;内蒙古自治区科技厅项目2项、财政厅项目1项;另外有2人入选内蒙古自治区“草原英才”项目、2人入选内蒙古自治区高等学校青年科技英才支持计划,并获批内蒙古大学科技创新团队1项。总体来看,到账科研经费超过2000万元,年均立项数接近11项,均较以往有显著增长,且高水平、大额度科研立项所占比重亦有提高。由于篇幅限制,这里仅将所有到账经费在8万元以上的项目信息开列成表,藉以彰显本学科近年来在科研立项领域所取得的不俗业绩。

1

量子点-量子阱结构中的电子-声子相互作用及相关理论问题  

自治区教育厅项目(重点)

2007.01-2009.01

8

王志平

2

电场和粒子束介导大豆蛋白基因转入沙生植物的研究

内蒙古自然科学基金(重大)

2007.1-2009.12

15

那日

3

DNA序列沿染色体排列的顺序与染色体重组率的关系

国家自然科学基金

2007.1-2009.12

19

李宏

4

应变半导体异质结构中的电子-声子相互作用及相关问题  

内蒙古自然科学基金重点项目

2008.01-2010.01

8

班士良

5

化合物半导体量子阱线中的电子-声子相互作用及相关问题   

国家自然科学基金委员会

2008.01-2010.01

18

梁希侠

6

高压电晕电场介导大豆球蛋白基因转入沙生植物的研究

国家自然科学基金

2008.01-2010.12

21

那日

7

微纳米磁性多层膜的力学与磁学性质研究   

国家自然科学基金委员会

2008.01-2010.12

20

云国宏

8

PLD法制备CIS薄膜太阳能电池工艺研究

自治区高等学校科学研究项目

2009.01-2011.01

10

丁铁柱

9

奇特强子态的研究

国家自然科学基金

2009.01-2011.12

25

郭维生

10

离子束、静电场组合诱变技术在工业微生物育种中的研究

内蒙古自治区科技厅高新技术领域项目

2009.01-2011.12

30

那日

11

层状半导体结构中自旋极化隧穿的动力学研究

国家自然科学基金委员会

2009.01-2011.12

10

宫箭

12

人类基因的可变剪接及其与人类疾病关系的研究

国家自然科学基金

2010.01-2012.12

20

张利绒

13

稀土磁性纳米管的制备与性能研究

内蒙高校科研重点项目

2010.01-2012.12

10

周文平

14

多结CIS薄膜太阳电池制备工艺研究

内蒙古自然基金(重点)

2010.01-2013.11

10

丁铁柱

15

低维凝聚态材料和物性

内蒙古大学科技创新团队建设计划

2010.11-2013.11

80

班士良

16

电场对固沙植物种子抗旱性影响的显著性因素与生物效应的时效性

国家自然科学基金

2011.01-2013.12

32

杨体强

17

蛋白质亚细胞定位、功能模体和相关问题的理论研究

国家自然科学基金

2011.01-2013.12

25

李前忠

18

垂直磁各向异性薄膜的交换偏置研究

国家自然科学基金

2011.01-2013.12

23

刘奕帆

19

肌球蛋白动力冲程及肌肉收缩的理论研究

内蒙古自然科学基金重大项目

2012.01-2014.12

20

郭维生

20

昆虫抗冻蛋白在冰晶表面吸附结合机制的理论研究

教育部科学技术研究项目

2012.01-2014.12

10

刘俊杰

21

细胞凋亡蛋白质的亚细胞定位与功能模体相关问题的理论研究

教育部科学技术研究重点项目

2012.01-2014.12

10

陈颖丽

22

磁场调控稀土锰氧化物薄膜的结构、性质及相分离行为

国家自然科学基金

2012.01-2014.12

17

刘建

23

稀土掺杂多铁薄膜异质结太阳能电池的光电转化机理

973计划”课题

2012.01-2014.12

58

赵世峰

24

纤锌矿半导体量子点量子肼核壳结构中的电子-声子相互作用及相关问题

国家自然科学基金

2012.01-2014.12

30

王志平

25

内蒙古自治区草原英才项目

内蒙古自治区人社厅

2012.01-2014.12

15

宫箭

26

抗冻蛋白在冰晶表面吸附结合的机制及其对冰晶生长行为影响的研究

国家自然科学基金

2012.01-2015.12

50

刘俊杰

27

稀土磁性纳米管的电化学制备及其表性研究

国家自然科学基金

2012.01-2015.12

44

周文平

28

纤锌矿三元混晶多层异质材料中电-声子相互作用及其相关问题

国家自然科学基金

2012.01-2016.12

70

班士良

29

剪切后内含子与相应mRNA序列的相互作用及两类序列的协同进化

教育部博士点基金博导类联合

2013.01-2015.12

12

李宏

30

可见光响应型晶化介孔β-AgAl1-xGaxO2的制备、表面修饰及性能研究

国家自然科学基金

2013.01-2015.12

25

陆青山

31

青年科技英才计划青年科技骨干

内蒙古自治区教育厅

2013.01-2015.12

20

赵世峰

32

高压静电场致大肠杆菌突变和损伤的机制

国家自然科学基金

2013.01-2016.12

50

白爱枝

33

核小体结合模体理论预测及核小体阵列生物信息挖掘

国家自然科学基金

2013.01-2016.12

48

李宏

34

高压电晕电场对微生物诱变效应的研究

国家自然科学基金

2013.01-2016.12

50

那日

35

类钙钛矿层状化合物和薄膜的制备,自旋、电荷和晶格耦合以及磁、电特性

国家自然科学基金

2013.01-2016.12

56

常虹

36

铁酸铋基多铁薄膜的光伏效应调控及其机理研究

国家自然科学基金

2013.01-2016.12

52

赵世峰

37

二维失配层状Ca3Co4O9-δ阴极及其纳米复相阴极

国家自然科学基金

2013.01-2016.12

49

朱成军

38

基于室温固体氧化物燃料电池的超晶格电解质界面效应研究

国家自然科学基金

2013.01-2016.12

52

丁铁柱

39

纤锌矿三元混晶多层异质材料中电-声子相互作用及其相关问题 

国家自然科学基金

2013.01-2016.12

70

班士良

40

中间带薄膜太阳电池吸收层的制备与性能

国家自然科学基金

2013.09-2015.12

20

班士良

41

内蒙古自治区草原英才项目

内蒙古自治区人社厅

2013.12-2015.12

10

王志平

42

多铁薄膜异质结太阳能电池设计与稀土掺杂改性

内蒙古自然科学基金杰出青年培育基金

2014.01-2016.12

30

赵世峰

43

重味物理几个问题的唯象研究

内蒙古自然科学基金杰出青年培育基金

2014.01-2016.12

34

李润辉

44

III-V族半导体三元混晶中声子及相关问题的第一性原理研究

内蒙古教育厅

2014.01-2016.12

10

赵国军

45

声子散射下半导体核壳结构纳米线中的电子输运

国家自然科学基金

2014.01-2016.12

25

屈媛

46

细胞凋亡蛋白质亚细胞定位数据集的构建及定位信息的分析与预测

国家自然科学基金

2014.01-2017.12

43

陈颖丽

47

球磨、压制和烧结制备铜铟镓硒薄膜及其光电特性

国家自然科学基金

2014.01-2017.12

50

王延来

48

青年科技英才计划-青年科技骨干

内蒙古自治区教育厅

2015.01-2016.12

20

陆青山

49

与肿瘤相关的DNA甲基化和组蛋白修饰数据的分析与研究

国家自然科学基金

2015.01-2018.12

50

李前忠

50

蛋白质亚线粒体定位及其特征信息和预测算法的挖掘

国家自然科学基金

2015.01-2018.12

36

樊国梁

51

组蛋白修饰与基因表达调控的相关性分析

国家自然科学基金

2015.01-2018.12

46

张利绒

52

Fe掺杂CuGaS2中间带薄膜材料的制备及光电特性

国家自然科学基金

2015.01-2018.12

46

朱俊

53

隧穿场效应晶体管中齐纳隧穿的理论研究

国家自然科学基金

2015.01-2018.12

50

宫箭

54

新型高效铜基中间带太阳电池和N型单晶硅双面太阳电池的研制与产业化

内蒙古财政厅

2015.07-2017.12

90

班士良

55

半导体量子点的光学性质

内蒙古自然科学基金

2016.01-2018.12

8

王舒东

56

重味物理中CP破坏和极化等现象的研究

国家自然科学基金委

2016.01-2018.12

21

李润辉

57

稀土合金团簇的磁性及其异质复合纳米结构的交换耦合

国家自然科学基金

2016.01-2019.12

47

赵世峰

58

铜锌锡硫硒薄膜吸收层的金属有机溶液旋涂法制备及其光电性能研究

国家自然科学基金

2016.01-2019.12

46

朱成军

 

(三)专著出版

作为长期、系统性科研工作的结晶,我校物理学科教师,在各自钻研的学术领域笔耕不辍,自20世纪80年代初至今,先后编写或翻译了20余部学术论著及科普读物,并有部分系以英文完成。这些书籍出版以后,在学界产生了一定的影响,收到了良好的社会效果,为学校赢得了荣誉。具体情况详见下表:

序号

作者

书名

出版社

出版年

所获荣誉

1

罗辽复,陆埮

基本粒子

北京出版社

1981

 

2

陆埮,罗辽复

从电子到夸克粒子物理

科学出版社

1986

中国物理学会优秀编著奖

3

张存生,张纪生

常规能源与新能源

内蒙古人民出版社

1986

 

4

罗辽复

量子场论

江苏科技出版社

1990

国家教委优秀教材二等奖

5

罗辽复

非平衡统计理论

内蒙古大学出版社

1990

 

6

冯启元

激光物理学

内蒙古教育出版社

1990

 

7

张存生,赵一波,阎一鸣

小型风力发电机和太阳电池使用与维修

内蒙古人民出版社

1992

 

8

罗辽复

物理学家看生命

湖南教育出版社

1994

湖南五个一工程优秀作品奖

9

季秉厚

湿度水分气体论文集

内蒙古大学出版社

1994

 

10

梁希侠,王旭,班士良,郑瑞生,云国宏,闫俊虎

Theories  of the electron-phonon interaction and spin-waves in layered materials

内蒙古大学出版社

1995

 

11

罗辽复

理论生物物理学论文集

Collected Works on Theoretical Biophysics

内蒙古大学出版社

1995

1997

 

12

杨性愉

光学检测原理与技术

内蒙古大学出版社

1995

 

13

李健

太阳能资源,内蒙古资源大辞典(能源资源分册)

内蒙古人民出版社

1997

 

14

罗辽复

生命进化的物理观

上海科学技术出版社

2000

 

15

(奥)埃尔温·薛定谔著

罗辽复译

生命是什么

湖南科学技术出版社

2003

 

16

罗辽复

Theoretic-Physical  Approach to Molecular Biology

上海科学技术出版社

2004

 

17

于智勇,季秉厚

小型风力发电机

中国环境科学出版社

2002

 

18

罗辽复

Electromagnetic  Fields: Principles, Engineering Applications and Biophysical Effects

Nova  Science Publishers

2013

 

19

王志平

Length-Scale  Department Phonon Interaction

Springer

2013

 

20

赵世峰

团簇组装多铁性薄膜

科学出版社

2014

 

21

郭子政、云国宏

那么小,那么大:为什么我们需要纳米技术?

清华大学出版社

2015

 

下面谨从上表择取若干代表性的突出著作,就其写作主旨、核心内容、学术贡献、社会影响做简要评述,以期更深入地展现本学科在这一方面所取得成就:

1《物理学家看生命》

罗辽复先生所著《物理学家看生命》是湖南教育出版社出版的《科学家谈物理》丛书之一,是一本优秀的科普读物。该书以生动的笔调介绍了现代生物物理的基础知识和主要前沿课题,如构成生命物质基础的生物大分子,构成蛋白质的20种氨基酸,构成DNA4种碱基,以及普通原子合成这些分子所需要的物理学上的力等,并从作者自身由物理学转向生物学的切身体会,阐明了学科渗透对于发展生命科学的意义。书中指出:物理学研究的是物质世界的基本规律,生物体作为物质世界的一部分,其各种现象仍可以在物理定律的基础上予以阐明。物理学前沿,除向外延伸,钻研微观的粒子物理,或宏观的宇宙物理之外,还有一种是横向延伸,即从原子、分子层次向复杂方面,也就是生物物理。生物现象极为丰富,而要对其进行量化研究,将不同的现象联系起来加以统一的解释,就势必要从物理的基本规律上来考察他们。这本书的写作目的,正在于通过以物理的角度对丰富生物现象的阐释,来引导读者对于现代生物物理的兴趣。由于其深入浅出的写作风格、高屋建瓴的启发意义,该书得到了广大物理爱好者的好评,因之荣获湖南省五个一工程优秀作品奖,并已在台湾再版。

2.《生命进化的物理观》

该书是一部理论生物学领域的学术著作,以物理学的观点和方法,提出和讨论了生命进化的一系列重大问题,是作者罗辽复先生从一名理论物理学家潜心转向生命科学研究十几年的学术总结。全书共四章:第1章介绍生物分子手性的起源和进化;第2章探讨了遗传密码的起源和进化;第3、第4章则重点论述核酸、蛋白质序列的进化和有关的信息学研究。该书出版以后,引起了国内外学界的关注,其对于我国理论生物物理学领域的开创性意义,得到了相关学者的一致认可。理论物理学家刘寄星赞许该书“反映了DNA双螺旋结构发现以来,特别是近二十年来国际学术界在物理科学与生命科学相结合方面取得的重要进展”,并评价道:“从物理学与生物学相结合的角度,以专著形式在分子水平上详尽论述生命进化的机理,罗辽复教授在国内尚属首人。”生物学家方天祺亦称赞罗辽复先生是我国理论生物物理的开拓者之一,认为该书“是一部立足前沿,立论严谨,思想活跃,具有创新和特色的,高水平的学术著作……有助于将理论物理的思维方法和手段引入我国生命科学研究。

3Theoretic-physical Approach to Molecular Biology

本书是罗辽复先生在理论分子生物学领域的一本专著。书中较系统地介绍了运用理论物理学的观点和反向途径的方法研究分子生物学,在遗传密码的进化稳定性、核苷酸的统计关联和基因信息学等一系列基本问题中取得的创新性理论成果。生物学家方天祺教授对作者自20世纪70年代以来,经长期探索钻研,而形成的密码序列构象动力学的反向生物学研究路线赞许有加,赞许该书是“本学科中译本优秀的学术专著”。

4.《那么小,那么大:为什么我们需要纳米技术?》

本书是郭子政、云国宏合著的一部关于纳米技术的科普书籍。围绕着纳米尺度之和纳米技术之,介绍了什么是纳米,纳米技术可以改变什么,纳米技术已经做了些什么,纳米技术的未来是什么。全书共分为4章。第1章从具体例子出发,简单介绍纳米和纳米技术的概念;第2章说明纳米现象,即在纳米尺度上的材料到底发生了什么性质和规律上的变化;第3章是纳米技术的实际应用,包含了作者对纳米研究和应用本身的思考;第4章是对未来纳米技术发展的展望。纳米如今已经走进人们的生活,其许多关键技术关乎国计民生。本书主要面向普通对纳米技术感兴趣的读者,特别是一些大学的青年学生,通俗易懂,图文并茂,各章最后都设有深度阅读的内容,有助于其尽快地了解与纳米相关的基础知识及研究现状。

(四)论文发表

立足于本科、研究生课程教学,以课题项目、专著成果编写所体现出的系统性基础学术研究为依托,我校物理学科教师也非常注重所在领域、方向内具体问题点的钻研、突破,其成果主要体现在历年发表的期刊论文中。

早从20世纪6070年代开始,我校物理学科的开拓者们即开始在国内的学术刊物上频频发表论文,向学界展现自身的科研成果。19601978年间,仅在基本粒子研究领域就发表论文63篇,内含在全国性学术杂志发表的42篇。罗辽复先生在这方面的业绩最为突出,这一时期先后以第一作者发表学术论文18篇,包括《物理学报》6篇、《科学通报》7篇、《高能物理与核物理》2、《自然杂志》1篇、《内蒙古大学学报》2篇。实际上,由于受持续的政治运动及左倾错误影响,当时广大教师的科研工作均不同程度地受到限制,学术创新潜力还并未真正释放出来。改革开放以后,学校的各项工作全面回归正轨,物理学科各研究方向教师大受鼓舞,学术论文的产量、质量迅速提高。以凝聚态物理方向的开创者顾世洧先生为例,19791986这八年之间,他以第一作者在《物理学报》《自然杂志》《半导体学报》《大学物理》《中国科学》《科学通报》《应用科学学报》《发光与显示》《红外研究》《内蒙古大学学报》等十余种刊物发表论文51篇,是其1978年以前入校二十年间论文成果的25.5倍。同一时期,半导体、物理电子方向的季秉厚、黄文德、鲍凤岐等先生,以太阳能电池研制项目为依托,亦在《物理》《太阳能学报》《内蒙古大学学报》等刊连续发表二十余篇论文,

20世纪90年代以来,物理学科顺应国内高校科研发展形势,进一步鼓励教师以期刊论文发表的形式向国内外学界展现科研成果,取得了不俗的发展成就。论文发表数量逐年攀升,期刊类别不断拓展、级别渐次提高;除国内高水平期刊外,国际学术刊物亦成为我校物理学科教师论文发表的重要阵地,英文论文比重迅速提高。19962006年之间,累计发表中高层次学术论文342篇,年均约31篇;中文论文231篇,占67.5%,绝大多数发表在CSCD或中文核心刊物上。英文论文111篇,占32.5%,内有20篇发表在国内英文期刊,其余91篇分别发表在国际SCI检索刊物上。

“十一五”计划以来,由于高层次人才大量引进、课题立项及经费资助力度大幅增长、实验室条件不断改善、研究生招生规模持续扩展等一系列因素的有力推动,物理学科的科研实力进一步壮大,在论文成果发表的数量及质量水平上,再度获得了巨大的提升。20072015年间,累计发表中高层次学术论文572篇,年均发表量近64篇,较19962006年间的年均发表数量提升达一倍以上。其中,英文论文达302篇,占总数的52.8%,已经超过了中文论文的比重,充分证明了物理学科国际学术参与程度的提升。中文论文有270篇,含SCI论文36篇、EI论文35篇、CSCD论文135篇、中文核心论文28篇,占总数的86.7%;英文论文内,SCI论文为183篇,亦占总数的60.6%。如此高比例的核心期刊收录,充分地说明我校物理学科的学术论文,不仅在发表数量上蔚为壮观,其质量水平同样是可圈可点的。限于篇幅,这里我们仅将20072015年间,物理学科所发表的中文SCI收录论文及英文SCI一区、二区论文,分别开列成表,藉以更直观地展现本学科在这一方面的雄厚实力。

内蒙古大学物理学科20072015年中文SCI期刊论文成果一览

序号

作者

题目

刊物

时间

1

杨体强

应用圆二色光谱研究电场对辣根过氧化物酶二级结构的影响

光谱学与光谱分析

2007-03-01

2

荣建红,云国宏

外应力场下双层铁磁薄膜系统中的铁磁共振性质

物理学报

2007-08-01

3

云国宏,荣建红

外应力场下双层铁磁薄膜中的铁磁共振性质

物理学报

2007-09-01

4

贾维国,史培明,杨性愉,张俊萍,樊国梁

高斯变迹布拉格光纤光栅中的调制不稳定性

物理学报

2007-09-20

5

班士良

压力下应变异质结中施主杂质态的stark效应

物理学报

2008-07-01

6

张利绒,罗辽复

人类基因组中可变和组成性剪接位点的预测

生物化学与生物物理进展

2008-10-01

7

李前忠

基于序列和结构特征分析植物TATATATA-less启动子.

生物化学与生物物理进展

2009-07-01

8

刘国庆,李宏

人类基因组中减数分裂重组对二核苷偏好性的影响

科学通报

2009-11-01

9

云国宏

外应力对铁磁!反铁磁体系交换偏置的影响及阶跃现象

物理学报

2009-07-01

10

罗辽复,张利绒

核小体定位与RNA剪接

生物化学与生物物理进展

2009-08-01

11

贾维国

光子晶体光纤耦合器中的标量调制不稳定性

物理学报

2009-09-12

12

班士良

纤锌矿氮化物量子阱中光学声子模的三元混晶效应

物理学报

2010-07-01

13

赵小庆,李宏

线虫核糖核蛋白基因内含子与相应编码序列的相互作用

生物化学与生物物理进展

2010-09-08

14

丁铁柱

钙钛矿氧化物(La1-xPrx)  0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3-δ氧化学扩散性能的研究

稀有金属材料与工程

2011-06-01

15

云国宏

平面波展开法计算二维磁振子晶体带结构

Acta Phys. Sin

2011-07-01

16

云国宏,周文平

量子自旋波本征值及易轴型各向异性对其的影响

物理学报

2011-09-11

17

张常在

Heusler合金Fe_2CrGa的磁性与结构

物理学报

2011-11-15

18

李蓉萍

稀土掺杂CdTe太阳电池背接触层ZnTe的第一性原理研究

物理学报

2012-01-01

19

尚涛,李国栋,王利刚,张常在

新型吸波Nd4YFe88.5B6.5合金的制备及性能

稀有金属材料与工程

2012-02-01

20

贾维国,杨军,张俊萍,门克内木乐

双折射光纤中拉曼效应对参量放大增益谱的影响

物理学报

2012-05-05

21

班士良

纤锌矿AlGaN/AlN/GaN异质结构中光学声子散射影响的电子迁移率

物理学报

2012-08-01

22

王利刚

La_(0.8)Ce_(0.2)Fe_(11.6-x)Co_xSi_(1.4)合金的结构、比热和磁性能

稀有金属材料与工程

2012-09-15

23

王利刚,李国栋

La0.8Ce0.2Fe11.6-xCoxSi1.4合金的结构、比热和磁性能

稀有金属材料与工程

2012-09-30

24

贾维国,门克内木乐,杨军,张俊萍

拉曼效应和参量放大共同作用下增益谱特性

物理学报

2012-10-05

25

柴宏宇,贾维国,杨军,张俊萍

保偏光纤中在不同频率区域拉曼效应和参量放大增益谱

物理学报

2013-02-20

26

乔海龙,贾维国,杨军,张俊萍

拉曼增益对孤子传输特性的影响

物理学报

2013-05-20

27

宫箭

对称双势垒量子阱中自旋极化输运的时间特性

物理学报

2013-08-01

28

周文平

Heusler  合金NiCoMnSn中的磁场驱动马氏体相变、超自旋玻璃和交换偏置

物理学报

2013-08-07

29

王利刚

氮原子对LaFe11.58Si1.42化合物的晶体结构和磁热效应的影响

稀有金属材料与工程

2014-03-01

30

乔海龙,贾维国,王旭东,刘宝林,门克内木乐,杨军,张俊萍

拉曼增益对双折射光纤中孤子传输特性的影响

物理学报

2014-05-05

31

王美洁,贾维国,张思远,乔海龙,杨军,张俊萍,门克内木乐

拉曼效应对低双折射光纤偏振特性的影响

物理学报

2014-05-20

32

刘宝林,贾维国,王玉平,乔海龙,王旭东,门克内木乐

色散条件下各向同性光纤中拉曼增益对光脉冲自陡峭的影响

物理学报

2014-11-05

33

黎明,陈军,宫箭

InAs/InP柱型量子线中隧穿时间和逃逸问题的研究

物理学报

2014-12-01

34

贾维国,门克内木乐,杨军,张俊萍

低双折射光纤中拉曼增益对光偏振态的影响

物理学报

2015-02-05

35

贾维国,门克内木乐,张俊萍

拉曼散射与自陡峭效应对皮秒孤子传输特性的影响

物理学报

2015-03-05

36

贾维国,张俊萍,门克内木乐

拉曼增益对高双折射光纤中暗孤子俘获的影响

物理学报

2015-09-20

37

刘华艳,范悦,康正峰,许彦彬,薄青瑞(),丁铁柱

(Ce0.8Sm0.2O2-δ/Y2O3:ZrO2)N超晶格电解质薄膜的制备及表征

物理学报

2015-12-15

 

 

内蒙古大学物理学科20072015年英文SCI一区、二区论文一览

序号

作者

题目

刊物

时间

1

张丹

Study  of N anti-Omega systems in a chiral quark model

Physical  Review C

2007-02-26

2

李前忠

Using  Pseudo Amino Acid Composition to predict Protein Structural Class: Approached  by Incorporating 400 Dipeptide,

Journal  of Computational Chemistry

2007-07-15

3

周文平,云国宏,梁希侠

Spin  waves modulated in a ferromagnetic bilayer system calculated using the  interface rescaling approach

Physical  Review B

2008-03-05

4

罗辽复

Use  of tetrapeptide signals for protein secondary structure prediction

Amino  Acids

2008-04-23

5

李前忠

Using  pseudo amino acid composition to predict protein subnuclear location with improved  hybrid approach

Amino  Acids

2008-05-21

6

梁希侠

One  and two mode behaviors of surface phonon-polaritons of ternary mixed crystal  films

Applied  Surface Science

2008-07-01

7

李前忠

Using  Support Vector Machine to Predict β- and γ-Turns in Proteins

Journal  of Computational Chemistry

2008-09-01

8

王芳平,李宏

Codon-pair  usage and genome evolution

Gene

2009-01-01

9

罗辽复,张利绒

The  organization of nucleosomes around splice sites

Nucleic  Acids Research

2010-01-01

10

李瑞芳,李宏

Study  on the Influences of Palindromes in Protein Coding Sequences on the Folding  Rates of Peptide Chains

Protein  and Peptide Letters

2010-06-15

11

朱成军

High-performance  PrBaCo2O5+δ?CCe0.8Sm0.2O1.9 composite cathodes for intermediate temperature  solid oxide fuel cell

Journal  of Power sources

2010-01-01

12

李前忠

Using  K-minimum increment of diversity to predict secretory proteins of malaria  parasite based on groupings of amino acids

Amino  Acids

2010-03-01

13

李前忠

Recognition  of β-hairpin motifs in proteins by using the composite vector

Amino  Acids

2010-03-01

14

云国宏,梁希侠

Band structures of two-dimensional magnonic crystals with  different shapes and arrangements of scatterers

J. Phys. D: Appl. Phys

2010-08-04

15

李瑞芳,李宏

The influence of protein coding sequences on protein folding rates  of all-beta proteins

Gen Physiol Biophys

2011-03-15

16

云国宏

Spin-wave band gaps created by rotating square rods in  two-dimensional magnonic crystals

J. Phys. D: Appl. Phys

2011-10-28

17

崔向军,李宏

Liu Guoqing, Combinatorial patterns of  histone modifications in Saccharomyces cerevisiae

Yeast

2011-09-15

18

陈颖丽,李前忠

Using  increment of diversity to predict mitochondrial proteins of malaria parasite:  integrating pseudo-amino acid composition and structural alphabet

Amino  Acids

2012-04-06

19

樊国梁,李前忠

Predicting  protein submitochondria locations by combining different descriptors into the  general form of Chous pseudo amino acid composition

Amino  Acids

2012-08-10

20

包通拉嘎,李宏

Predicting  nucleosome binding motif set and analyzing their distributions around  functional sites of human genes

Chromosome  Research

2012-11-10

21

左永春,陈伟,樊国梁,李前忠

A  similarity distance of diversity measure for discriminating mesophilic and  thermophilic protein

Amino  Acids

2013-02-01

22

陆青山

Facile  one-step solid-state reaction route to synthesize ordered mesoporous β-Zn2SiO4-SiO2  nanocomposites

Ceramics  International

2013-02-05

23

赵小庆,李宏

Analysis  on the interaction between post-spliced introns and corresponding protein  coding sequences in ribosomal protein genes

Journal  of Theoretical Biology

2013-03-10

24

徐金刚,王延来

Preparation  of CuInS2 thin films by paste coating

Materials  Letters

2013-04-01

25

李涛,李前忠,刘帅,樊国梁,左永春,彭勇

PreDNA:  accurate prediction of DNA-binding sites in proteins by integrating sequence  and geometric structure information

Bioinformatics

2013-06-01

26

陆青山

In  situ co-assembly synthesis of zinc oxide encapsulated in mesoporous silica

Materials  Letters

2013-06-05

27

王朝政,朱成军,张天伟

Preparation  and characterization of Cu2ZnSn(S,Se)4 thin film as photovoltaic absorber  material for solar cells

Materials  Letters

2013-06-28

28

邢文宇,马怡妮娜,马祯,白玉龙,陈介煜(),赵世峰

Improved  ferroelectric and leakage current properties of Er doped BiFeO3 thin films  derived from the structural transformation

Smart  Materials and Structures

2014-07-08

29

云麒,白玉龙,陈介煜,高炜,阿立玛,赵世峰

Improved  ferroelectric and fatigue properties in Ho doped BiFeO3 thin films

Materials  Letters

2014-08-15

30

刘帅,Xiaochun Cheng,付维娜,周建涛,李前忠

Numeric  characteristics of generalized M-set with its asymptote

Applied  Mathematics and Computation

2014-09-13

31

邱继芳,朱成军,王靖宇,刘倩

FabricationofCu(In,Al)(S,Se)2  films by sulfurizationand selenization

Materials  Letters

2014-09-16

32

姚伟,王延来,王利刚,王小京,张志芳

Characterization  and preparation of Cu2ZnSnS4 thin films by ball-milling, coating and  sintering

Materials  Letters

2014-10-01

33

陈介煜,云麒,高炜,白玉龙,聂成宏,赵世峰

Improved  ferroelectric and fatigue properties in Zr doped Bi4Ti3O12 thin films

Materials  Letters

2014-12-01

34

左永春,郜宇,苏广华,白春玲,魏著英,刘坤,李前忠,旭日干,李光鹏

Irregular  transcriptome reprogramming probably causes thec developmental failure of  embryos produced by interspecies somatic cell nuclear transfer between the  Przewalski's gazelle and the bovine

BMC  Genomics

2014-12-28

35

刘志锋,王新强,蔡江涛,祝恒江

Room-Temperature  Ordered Spin Structures in Cluster-Assembled Single V@Si-12 Sheets

Journal  of Physical Chemistry C

2014-12-29

36

秦艳丽

A  novel Si film with Si nanocrystals embedded in amorphous matrix on Cu foil as  anode for lithium ion batteries

Materials  Letters

2015-01-01

37

宋舒婷,王延来,袁晓军,姚伟,井纬

Characterization  and preparation of Sn-doped CuGaS2 thin films by paste coating

Materials  Letters

2015-02-01

38

刘志锋,王新强,祝恒江

A  new diluted magnetic semiconductor based on the expanded phase of ZnS:  surmounting the random distribution of magnetic impurities

Physical  Chemistry Chemical Physics

2015-04-16

39

李建刚,白那日苏,云国宏,姚海燕

Elasticity  theory of ultrathin nanofilms

J.Phys  D:Appl. Phys

2015-05-01

40

张强,李宏

Distribution  bias of the sequence matching between exons and introns in exon joint and EJC  binding region in C. elegans

Journal  of Theoretical Biology

2015-03-10

41

陈介煜,邢文宇,云麒,高炜,聂成宏,赵世峰

Effects  of Ho, Mn Co-Doping on Ferroelectric Fatigue of BiFeO3 Thin Films

Electronic  Materials Letters

2015-07-01

42

肖玲玲,朱俊,丁铁柱,王延来,范悦,薄青瑞

Synthesis  and characterization of Ce-incorporated CuInS2 chalcopyrites

Materials  Letters

2015-11-15

43

邢文宇,马怡妮娜,白玉龙,赵世峰

Enhanced  ferromagnetism of Er-doped BiFeO3 thin films derived from  rhombohedral-to-orthorhombic phase transformations

Materials  Letters

2015-12-03

44

张强,李宏

Analysis  on the preference for sequence matching between mRNA sequences and the  corresponding introns in ribosomal protein genes

Journal  of Theoretical Biology

2016-04-10

45

张强,李宏

The evolution mechanism of intron length

Genomics

2016-11-10

具有创新性和影响力的论文

为充分展现物理学科科研团队论文发表的质量水平、学术价值,这里选取了建校以来有代表性的论文成果若干篇,扼要介绍其内容、创新点、影响力,开列如下:

1Conformation- transitional rate in protein foldingInt J Quant Chem.541995243-247.

作者:罗辽复

1987年罗辽复基于构象运动和电子运动的相互作用是生物活性微观基础的认识,提出了构象动力学的理论框架。不同于量子生物化学,也不同于分子动力学,该理论可研究与构象转变有关的量子跃迁过程。本文中罗辽复以构象动力学来处理蛋白质折叠,建立了折叠的量子力学理论,首次较好解释了折叠基元过程,时标为毫秒量级,并导出了折叠与各种物理量的依赖关系,预见並解释了α螺旋β折叠等规则结构在蛋白质折叠过程中较早出现。

2The kinetic theory of thermal hysteresis of a macromolecle solution, Chem.Phys. Lett.2161993453-457.

作者:李前忠,罗辽复

本文建立了抗冻蛋白溶液热滞(冰点低于熔点)的动力学理论,提出热滞是由于大分子与冰晶作用导致冰晶表面自由能增加而产生,据此成功解释了鱼抗冻蛋白热滞活性。论文在国际核心刊物Chem.Phys.Lett.上发表后,受到许多国内外同行专家的一致好评,特别是受到此方面权威学者美国加州大学Davis分校Feeney教授和Yeh教授等的高度评价。1996Yeh教授和Feeney教授在化学领域最高级学术期刊“Chemical Review(1996)”(影响因子40.197, 2011年)的特邀综述论文中,用较大篇幅较详细介绍了该项工作,并称之为聚合物吸附模型”(Polymeric Adsorp -tion Model),指出它和实验相符程度优于其他流行模型。

(3)  S. L. Ban and J. E. Hasbun, Phys. Rev. B 53(3), 2267(1999)

Z. Gu, S. L. Ban, D. D. Jiang, and Y. Qu, J. Appl. Phys. 121(3), 035703(2017)

作者:班士良

早年,关于半导体异质结构中电子-声子相互作用的细致结果,为后来系统讨论半导体各类声子对电子态及相关光吸收和输运行为奠定了基础。近期,关于三元混晶半导体中体横光学声子双模性对电子-声子相互作用影响的创新性结果2推动了异质结构多层材料中电子光电行为理论的发展,对相关实验和新光电子器件的研制有重要指导意义。

4Coding rules for amino acids in the genetic code - The genetic code is a minimal code of mutational deterioration, Origins of Life, 32, 2002, 23-33.

作者:罗辽复,李小琴

本文提出了突变危险性的概念和理论形式,制定计算方案,总结计算结果并形成文字,全面证明了普适的标准密码表是20种氨基酸的简并度约束以及和氨基酸合成途径有关的早期编码约束下的最优编码,阐明了遗传密码所遵循的特有逻辑,较完善地解决了遗传密码的进化稳定性问题。罗辽复的这一系列工作受到国内外同行的深切关注,收到大量来函索取抽印本,在国外学术刊物上二十余次被引用。

5Statistical correlation of nucleotides in a DNA sequencePhysical Review E581998861-871.

作者:Luo Liaofu, Lee Weijiang, Jia Lijun, Ji Fengmin, Tsai Lu

罗辽复在提出科学思想,制定统计分析方案,探索生物学意义和形成文字方面做了主要贡献。该文是他在1997理论生物物理和生物数学国际学术会议上所作特邀报告的进一步发展和完善。论文总结了DNA序列统计分析中的若干重要发现,包括碱基关联的普适短程为主性,编码序列近邻碱基关联的进化依赖性,序列的隐周期性、分维、进化机制及平均互信息方法等。这些观点引起了国际同行关注,在国外学术刊物上被引数十次。

6Splice site prediction with quadratic discriminant analysis using diversity measureNucleic Acids Res, 31, 2003, 6214-6220.

作者:张利绒,罗辽复

本文解决了RNA剪接位点(包括可变剪接位点)的精确识别问题。提出了用多样性指标来描画各个序列特征并用二次判别分析来综合这些特征的IDQD法,识别精度优于或和国际上最佳软件相匹敌。后来的工作证明此法在序列信息提取和综合方面具有较大优势,用在生物信息学的其他分类问题,如预测转录起始位点中,也很成功。

7Statistical correlation between protein secondary structure and messenger RNA stem-loop structure, Biopolymers, 73, 2004, 16-26.

作者:Jia Mengwen, Luo Liaofu, Liu Ciquan

本文研究了RNA折叠,从不同角度对mRNA信息(密码子使用信息)是否影响蛋白质二级结构进行严格统计检验,所得结果是对氨基酸序列完全决定蛋白质结构传统观点的挑战。此文及相关工作被多次引用后,罗辽复应Nova Science Publisher的请求在Leading-Edge Messenger RNA Research Communications书中写了专章论述。

8Predicting Protein Subcellular Location Using Chou’s Pseudo Amino Acid Composition and Improved Hybrid ApproachProtein & Peptide Lett., 2008, 15: 612-616.

作者Feng-Min Li, Qian-Zhong Li

通过选取氨基酸local g-gap二肽组份和物理化学特性为信息参数,采用离散增量结合支持向量机(ID_SVM)算法,预测了植物和非植物蛋白质的亚细胞定位,结果显示该方法优于当时现有的其他方法。这些结论受到国内外同行的高度重视,文章获得了较高的引用率,据教育部科技查新检索报告结果显示,截至20164月,该论文已被SCI他引155次。

9Using Pseudo Amino Acid Composition to predict Protein Structural Class: Approached by Incorporating 400 DipeptideJ. Comput.Chem., 2007, 28: 1463-1466.

作者:Hao Lin, Qian-Zhong Li

提出了离散增量理论与修正的马氏判别式相结合方法,并首次提出了K-最近邻最小离散增量理论,对蛋白质的结构类进行预测,取得了很好的预测效果。截至20164月,此文的SCI他引已达114

10Evolutionary mechanism and biological functions of 8-mers containing CG dinucleotide in yeast. Chromosome Res, 2017, DOI 10.1007/s10577-017-9554-z.

作者:郑燕,李宏

    首次发现了基因组序列CG8-mer频谱存在独立的进化规律,验证了独立进化规律具有物种普适性。由此提出了关于CG类模体生物功能的猜想:CG2模体是构成CpG岛序列的核心模体,CG1模体信息表征了核小体结合模体。并在酵母基因组上得到验证。

11Analysis on the interaction between post-spliced introns and corresponding protein coding sequences in ribosomal protein genes. Journal of Theoretical Biology, 2013,328:33-42.

作者:赵小庆,李宏

首次提出了内含子与相应mRNA序列存在相互作用的思想,通过它们之间的序列匹配来行使内含子的功能。研究发现在mRNA序列和内含子序列上存在有规律的相互作用区域,进而提出了内含子序列与mRNA序列协同进化的机制。

   (12) J. Gong, X.X.Liang, S. L. Ban, Journal of Applied Physics 100, 023707, 2006.

     作者: 宫箭,梁希侠,班士良

首次利用转移矩阵和介电连续模型研究了电子在输运过程中的声子效应,较准确地分析了声子对电子隧穿的影响。对于抛物量子阱结构中的声子问题,一直是人们试图解决的问题,但由于结构的复杂度,一直是个open问题。尤其声子辅助隧穿性质无论在理论还是在实验上都未有人讨论和实现过。我们首次系统全面地讨论了在抛物量子阱结构中声子辅助隧穿问题。在I-V曲线的谷电流区,我们观测到了声子电流峰,而且我们发现抛物量子阱结构中声子电流峰谷比要比方型量子阱结构所得到的结果更明显。基于我们的结论,我们预言在抛物量子阱结构中应该更容易观测到声子电流峰。我们也研究了磁场对这一问题的影响。我们看到磁场将使束缚能级分裂,产生Landau能级。我们预言在磁场的影响下,实验上抛物量子阱结构中I-V性质将出现多声子电流峰结构。目前由于实验技术限制,这一结论还未在实验上证实。我们坚信随着实验技术的不断提高,实验上将观测到这一性质。这方面的一系列工作已经发表在国外著名的物理学期刊上。

  13J. Gong, X.X.Liang, S. L. Ban, Journal of Applied Physics 102, 073718 , 2007.

   作者:宫箭,梁希侠,班士良

自旋输运和自旋注入问题是目前的研究热点。尤其自旋极化效率在铁磁材料中遇到一些困难,极化效率较低。目前的解决办法之一是利用非磁半导体结构中自旋轨道耦合效应。对于具有体反演非对称性的结构来说,Dresselhaus 自旋轨道耦合起主要作用。我们发展了一种Crank-Nicholsun 方法来求解含时Schrodinger方程。利用这种方法讨论了不同自旋态电子在双势垒结构中随时间的演化过程。我们发现不同自旋电子在结构中的演化是不同的,具有不同的隧穿时间。这一特性决定了电子在输运过程中将出现自旋极化。我们观测到,随着时间推移,电子将在量子阱内和集电极都将出现稳定激化。这一工作得到了国外专家的肯定和评价,认为我们的工作包含了新的信息,将引起从事相关领域的研究人员的兴趣。

14Liu, Z., Liu, J. & Zhao, J. YN2 monolayer: Novel p-state Dirac half metal for high-speed spintronics”Nano Res. (2017).

作者:刘志锋

研究团队通过基于密度泛函理论的第一性原理计算及量子分子动力学模拟,在广泛测算的基础上,系统研究了单层YN2 的稳定性,电子性质及磁性。 结果表明单层YN2的八面体T相拥有诸多的奇异性质:1)较好的力学、动力学和热学稳定性;2)铁磁性基态,且居里温度大于室温;3p电子贡献的单自旋狄拉克态,其费米速度高达3.74×105 m/s此外,它还具有较大的半金属带隙(1.53 eV),这足以克服因热扰动引起的自旋翻转。上述特性,使得YN2单层材料成为非常有前景的高速、低能耗自旋电子学的候选材料。该期刊影响因子为8.893,是SCI一区期刊。

15Strong magnetoelectric effect of Bi4Ti3O12/Bi5Ti3FeO15composite films. Journal of Alloys and Compounds, 663, 480(2016).

作者:赵世峰

研究团队采用溶胶凝胶方法制备了Bi4Ti3O12(BTO)/Bi5Ti3FeO15(BTFO)复合薄膜,BTOBTFO都是多层状钙钛矿结构,而且两种材料具有相似的衍射峰和晶格结构从而形成良好的晶格匹配。复合薄膜的铁电性能得到了极大的提升,其饱和极化强度相比于传统铁电薄膜的增加了4倍。压电回线明显的显示出BTO/BTFO复合薄膜是可切换的而且其铁电性能被保留。其压电系数高达316.45pm/VBTO/BTFO复合薄膜展现出巨磁电耦合现象,随着直流偏磁场的增加磁电耦合系数也增加,磁电耦合系数达到了最大值为78 mV/cm·Oe。较大的磁电耦合系数来源于铁电相与铁磁相之间能够形成良好的晶格匹配,进而形成良好的磁电耦合效应。作为一种环境友好的薄膜材料,该复合薄膜为无铅基磁电薄膜的进一步发展提供了思路,推动无铅基材料的产业化与工业化进程。该论文连续四个月连续入选ESI高被引论文数据库。

 

(五)科技发明

建校以来,遵循理论与实践相结合的原则,物理学科在科研方面,除以基础研究、理论科学为中心以外,也十分注重实际应用技术的研究,在发明创造方面同样取得了不俗的成绩。20世纪70年代以来,物理系教师在从事光电子和激光、半导体和物理电子、环境生物物理等领域的科学研究中,就曾研发过多种电子元件、仪器设备,并转让与工业部门量产,直接转化为生产力,为国家、自治区的经济发展做出过重大贡献。

光电子和激光领域,在文革后期研制过二氧化碳激光治疗仪,并由物理系管理内蒙古大学半导体器件厂量产。同期研发的激光调平滑升模板技术,也曾为国家建设部采纳推广。

半导体和物理电子领域的发明成果最多,主要集中在晶体管、太阳能电池、半导体敏感元件及相关设备的研制之上。

1971年以后相继研制成功“锗低频晶体管”“锗高频晶体管”“硅钨键高频开关二极管”,呼和浩特市电子工业局曾依靠这些科研成果成立了呼和浩特市无线电元件三厂。季秉厚等教师还参与了我区单晶硅材料制备的研究,拉制出我区第一根单晶硅棒。1974年,物理系承担第四机械工业部等机构下达的科研项目,由季秉厚、昃向城、张存生等半导体教研室人员,创建“内蒙古大学半导体器件厂”,进行了3CG3CA及场效应晶体管的生产,并成为内蒙古电视机厂天鹅电视机等的配套产品之一。

1980年,季秉厚、张存生、昃向城、李健、王之义等承担内蒙古科委、经委项目,研制出“TDB—60太阳电池”,技术水准达到国内先进水平。次年,该项目进行技术转让,由在包头市新建的“内蒙古太阳能源设备厂”量产,我区的太阳电池产业就是由此起步。后来还进行了户用小型光伏系统优化化设计研究与制造,并在牧区安装使用,在自治区首次实现了用太阳能发电来解决牧民用电这一难题。1981年,季秉厚主持内蒙古科委项目,研制出“绒面背场硅太阳电池”。该型电池实现了多项技术创新,一是在绒面电池上实现背表面场结构,提高了转换效率;二是用化学镀镍方法代替铝银电极,采用喷枪法制备电池栅极,使电池生产工艺简化,成品率高。1984年,季秉厚、郇忠等承担内蒙古科委、经委项目,研发出“非晶硅太阳电池的制备”。由于采用氢化处理,其电池的转换效率再有大幅提高。1988年,季秉厚主持研发了“小型用户光伏照明系统”,首次使用了CAD方法,合理匹配太阳电池和蓄电池容量,较好解决了三基色荧光灯用于光伏照明系统存在的问题。1991—1993年,季秉厚等在完成国家自然科学基金项目“CuInSe多晶体薄膜生长机理及CdS/CuInSe薄膜太阳电池研究”过程中,获得了转换效率为8.7%的全国最好水平电池,后被列入国家重点攻关项目。1994年,季秉厚等再度承担国家自然科学基金项目“CdS/CdTe异质结薄膜太阳电池”。后来在完成太阳电池研究的同时,又成功研制出了“太阳电池性能参数自动测试仪”,可供测试单体太阳电池和不同规格组件的电性能参数,性价比达到了国内最好水平。

半导体敏感元件方面,1983年李秉厚、李蓉萍等研制出“阵列式湿敏元件”,经国家技术监督局标准物质研究中心测试,其吸湿和脱湿响应时间达到了毫秒级,敏感度全国第一。在承担国家自然科学基金项目“垂直多重结太阳电池研究”期间,他们又试制出“硅垂直结x射线探测器”。1991年,该设备参加了在上海举行的第二届全国敏感元件与传感器学术会议,灵敏度和现场操作均优于其他同类产品,受到了国内同行的高度重视。1995年张玉仙、季秉厚、王松滨、李宪珍等研制出“铁酸镧酒敏传感器”,灵敏度、选择性、响应和恢复时间等均优于国内同类产品。

环境生物物理领域,1990年梁运章教授所率领的研究团队,在完成内蒙古科委“静电场处理甜菜种子提高含糖分”项目时,研制出了“工业型甜菜种子静电处理装置”。该设备处理甜菜种效率达0.6t/h于当年11月通过科委新产品鉴定,得到小批量生产,旋于1991年列入内蒙古科技推广计划。截止1996年累计推广面积340万亩,转让技术给八个糖厂,创经济效益1.8亿元。期间,物理系还专门成立了内蒙古飞达高新技术有限公司推广该项技术。2001年,杨体强教授率领的科研团队,在完成国家自然科学基金项目“电场处理油葵种子后对其抗旱性影响研究”期间,研制出“电场处理油葵种子机”,获得发明专利,并进行了推广工作。1996年,梁运章教授在完成“静电干燥特性研究”国家项目之后,对研究成果做了技术开发及产业化,有二个系列三个规格的干燥机通过省级质量检验,颁发了生产合格证书,获两项国家专利。2001年被国家计委列为国家高新技术产业化推进项目2002年获国家五部委联合颁发的国家级重点新产品证书,获2000年香港国际发明展览会银奖,被干燥专家誉为“国内外首创、世界领先”的干燥新技术。

近十年来,在基础科学研究不断进步的同时,物理系的科技研发工作仍取得了一些进展。主要的成果有:

序号

专利名称

专业类型

专利权号

专利人

专利申请人单位

1

一种铁磁性增强的铁酸铋纳米薄膜的制备方法

发明专利

ZL  201310112437.X

赵世峰

内蒙古大学

2

一种在黑曲霉中同源表达木聚糖酶基因xynB的表达载体、基因工程菌株及其应用

发明专利

2011103339663

白爱枝

内蒙古大学

 

四、人才培养与学位点建设

(一)本科教育

1.招生专业

1957年建校伊始,我校即设有物理学本科招生专业。此后,以物理学科为母体,又陆续发展起了无线电、半导体、应用物理、工业自动化、物理电子技术(电子科学与技术)等多个分支专业。其中,无线电、工业自动化后来均发展成专设院系管理的独立一级学科,它们早先隶属于物理学科时的情况将在介绍这些学科时分别予以梳理。这里主要介绍目前仍属于物理学科范畴的“物理学专业”(数理学基地物理学方向)、“应用物理专业”,以及已经撤销的“半导体专业”。另外,“物理电子技术”(电子科学与技术)专业,虽亦发展为独立的一级学科,但仍与物理学科各招生专业隶属同一学院管理,在师资配备、课程设置、科研领域方面,仍处于密切交叉共生的状态,故而仍置于此处一并介绍。

1)物理学

1957年物理系成立,物理学专业即开始面向全国招生。1966—1976年(文化大革命期间),物理学本科专业停招。1971年,物理系招收第一批物理、无线电专业“工农兵学员”,1974年共招收4届。1977年高考招生恢复,本科“物理学专业”重新招生。19953月,经原国家教委批准,我校在国内率先创办了由数学、物理两大学科交叉融合的“数理基础科学研究和教学人才培养基地”。当年8月,物理学本科专业纳入该人才培养基地招生。20055月,数理学基地通过教育部和国家基金委评估,转为正式国家人才基地。20082010年,物理科学与技术学院,为该基地争取到国家自然科学基金建设立项,资助经费120万元。20122015年,再为该专业争取到获国家自然科学基金资助400万元“可持续发展条件建设”经费。目前,该专业已成为国家级特色专业、自治区级品牌专业和重点建设专业,师资力量雄厚,教学条件先进,建有国家级物理实验教学示范中心,配备国家级教学团队一个、自治区级教学团队三个、国家级精品课程两个、自治区级精品课程五个。

2)半导体

1972年,物理系批准设立本科半导体专业并招生,因当时高考已经停止,所招收学生为“工农兵学员”。1977年高考恢复,半导体本科专业重新招生。19858月,半导体专业撤销。

3)应用物理

1985年,在撤销半导体专业的同时,物理系复增设应用物理专业。19958月,受物理系试办“物理电子技术专业”影响,“应用物理专业”暂停招生。200209月,应用物理专业恢复招生。现已建设成为自治区品牌专业,建有国家级实验教学示范中心,配备国家级教学团队、自治区级教学团队各一,有国家级精品课程、自治区级精品课程各一。

4)物理电子技术(电子科学与技术)

1994年,物理系整合原半导体专业和物理专业激光物理方向设立物理电子技术专业(工科),并在1995年正式招生。1999年,根据教育部颁布的专业目录调整意见,复将“物理电子技术专业”更名为“电子科学与技术专业”。2008年,物理科学与技术学院成立,该专业归学院下属的电子科学与技术系建设。该专业现为内蒙古自治区品牌专业和特色专业,拥有电子科学与技术专业实验教学平台,以及校内和校外的大学生实习基地。

2.培养方案

自建校以来,物理学科即始终把人才培养确定为中心工作,一贯坚持严谨、求实、勤奋、创新的教风和学风。对于最为基础的本科教学尤为重视,1957年物理学本科招生之初,即制定有详密的人才培养方案。

在培养目标上,当时明确提出物理学专业的基本任务是培养物理学的教学、研究人才及其他物理学工作者,毕业生应达到以下标准:(1)具有爱国主义和国际主义精神,具有共产主义道德品质,拥护共产党的领导,拥护社会主义,愿为社会主义事业服务,为人民服务;通过马克思列宁主义、毛泽东著作的学习和一定的生产劳动、实际工作的锻炼,逐步树立无产阶级的阶级观点、群众观点、劳动观点、辩证唯物主义观点。(2)巩固地掌握为深入研究物理学所必需的基础理论知识、基本实验方法和技术,在此基础上,初步掌握物理学某一方面的专门知识和技能,了解其中的一些新成就和现代的实验方法,并获得从事科学研究的初步训练。(3)具有运用所学知识和技能从事教学工作、研究工作和其他实际工作的能力。(4)至少学一门外国文,达到能比较熟练地阅读专业书刊的程度。(5)有健全的体魄。

课程设置上,规定整个教学过程中,必须以基础课程的学习为主,强调学生只有掌握了物理专业所必需的基础理论知识和基本实验技能之后,才能进入专门组课程的学习。各专门组(教研室)的方向课程教学,也要学好基础理论,不过分强调结合专门组和勉强结合实际。具体的设置情况详见下表:

类别

课程性质

名称

课时

备注

比例

政治理

论课

共同课

 

11.7%

专业课

基础课

(占专业课总时数87%

高等数学

399

讲授266、习题133

75.6%

数学物理方法

132

讲授99、习题33

普通物理学

462

讲授382、习题80;力学、分子物理学与热学、电磁学、光学共267,原子物理学64,原子核物理学51

理论力学

132

讲授100、习题32

热力学与统计物理学

116

讲授88,习题28

电动力学

99

讲授79、习题20

量子力学

99

讲授84、习题15

无线电基础

85

讲授75、习题10

固体物理学

64

物理实验

460

普通物理实验264学时,中级物理实验132学时,无线电实验64学时

专门组课

(占专业课总时数的13%

专门化数学

64

理论物理专门组课

讲授215

实验90

量子场论

90

原子核理论

90

量子统计

60

脉冲技术及实验

110

无线电专门组课

无线电物理及实验

90

超高频及实验

105

其他课

共同必修

俄语

264

12.7%

共同必修

体育

132

选修

英语

162

学业优良和第一外语过关的学生选修

除课程教学外,当时的本科生培养还设有科学研究、生产劳动两个环节。科学研究方面,一、二、三、四年级的学生不规定科学研究任务,五年级[]的科学研究为17周,均安排在第十学期,主要是做好学年论文和毕业论文,此外还可以参加教研室有关项目的科学研究工作,借以培养学生独立从事研究工作的能力。生产劳动环节,规定五年内学生应陆续参加生产劳动23周,主要是参加校内的农业生产劳动和校内外的其他体力劳动,另于第十学期安排教学性质的生产实习。

改革开放以后,随着国家经济和社会的快速发展,上述培养方案渐已不合时宜。为此,物理学科在本科教学工作的目标定位、环节设置、教学模式等方面陆续做了一些列的调整修订,最终明确了加强基础,发展应用,理工结合,面向市场的方针。基于这一认识,始终重视学生的基础课理论教学和实验技能的培养和学生的智能和逻辑思维的训练,注重高素质、高质量的从事基础性科学研究、教学的人才和从事各种应用型的高新技术工作的理工科人才的培养。21世纪以来,通过211工程建设,物理学科得到长足发展,本科教学水平显著提高。2015年,物理科学与技术学院,结合自身情况,借鉴国内外高水平大学的课程体系,对所属各本科专业的培养目标、课程设置、培养要求、教学特色进行了修订。详情如下表:

专业

培养目标

主修课程

培养要求

 

数理学基地(物理学方向)

旨在培养具有良好的政治思想素质与人文素养、物理学与数学基础扎实,受过科学思维方法和物理研究方法的良好训练,具备一定的科研创新能力,具有较强适应能力和团队协作精神的本科人才;毕业生能从事科研、教学、技术应用和管理等方面工作,也可攻读物理学及相关学科硕士研究生。

数学分析、几何与代数、常微分方程、概率论与数理统计、力学、热学、电磁学、光学、原子物理学、数学物理方法、理论力学、统计热力学、电动力学、量子力学、固体物理学、普通物理实验、近代物理实验。

1. 具有职业道德和爱国敬业精神;2. 具有科学的世界观,较系统地掌握物理学的基本理论、实验方法和基础数学知识;3. 掌握外语、计算机及信息技术、人文、相关工程技术方面的一般知识;4. 具有独立获取知识和应用知识、书面和口头表达、人际沟通、团队协作等多方面能力;5.具有创造性思维、独立思考、批判性思维及初步的科研和科技开发能力;6.了解近代物理学、物理学及相关学科的发展动态,以及其在高技术和生产中的应用。

 

 

应用物理

旨在培养具有良好政治思想素质与人文素养,以及扎实的物理学基础和相关应用领域的专门知识,具有较强实践能力和创新意识,能在半导体光伏技术、材料科学、生物工程、通讯工程、信息技术、电子工程等领域从事研究、教学、新技术开发与应用及管理工作的人才。部分毕业生也可以在物理学及材料科学、信息科学、生物物理学等相关学科方向进一步深造。

高等数学、线性代数、概率论与数理统计、力学、热学、电磁学、光学、原子物理学、数学物理方法、理论力学、统计热力学、量子力学、电动力学、普通物理实验、近代物理实验、固体物理学、计算物理学、模拟电子技术、数字电子技术。

1. 具有职业道德和爱国敬业精神;2. 具有科学的世界观,系统地掌握物理、材料物理、生物物理学专业方向的基本理论、技能,具备本专业所需数学知识;3.掌握英语、人文、计算机及信息技术等方面的一般知识,以及其他自然科学和相关工程技术的基础知识;4.具有一定的创造性思维、科学研究、技术开发能力;5.具有独立获取知识和应用知识,管理及团队协作、书面和口头表达、人际沟通等能力;6.了解物理、材料物理、生物物理学专业的前沿动态、应用前景及相关高新技术产业的发展状况。

 

 

 

电子科学与技术

旨在培养具有良好政治思想素质与人文素养,具备电子科学与技术专业扎实的专业知识、较强的实验技能与工程实践能力,具有良好的外语能力,具备创新意识及跟踪掌握本专业新理论、新知识、新技术的能力,能够在微电子、光电子、物理电子、电子材料、光伏技术等领域从事科学研究、技术开发与应用、工艺操作与管理等方面工作的专门技术人才,部分毕业生也可以在上述相关领域进一步深造。

高等数学、线性代数、概率论与数理统计、大学物理、大学物理实验、复变函数与数学物理方程、电路分析基础、统计热力学、量子力学、电磁场理论、固体物理、半导体物理、模拟电子技术基础、数字电路与逻辑设计、信号与系统分析、电子科学与技术基础实验。

1. 具有较好的人文素养、社会责任感和职业道德,树立终身学习理念。2. 掌握物理、工程数学、电子及信息技术方面的基本理论。3.掌握本专业较为宽广的基础知识,包括电子材料与器件、微电子器件、光电子器件、物理电子器件、电路与系统等方面的专业知识、设计方法、测试分析和应用技术,具有分析其机理和各种物理效应的能力。4.通过实验教学和工程实践,具备微电子、光电子技术等方面设计、测试、表征与分析的基本实验能力;初步具备研发相关专业新器件、新工艺和新技术的能力。5.熟练掌握一门外语,掌握计算机及网络常识。6.了解本专业领域前沿动态,掌握文献检索、资料查询方法,具有一定的科研、工程开发和组织管理能力。

 

3. 课程建设

建校以来,物理学科所属各本科招生专业,经过几代教师的精心规划、辛勤建设,其课程建设,无论从体系结构上看,还是从内容质量上看,均已相当完备,可以充分地满足学校人才培养及学生个人发展的全方位需要。这在近二十年来,物理学科参与的一系列校级、自治区级、国家级课程建设项目上有最突出的体现。

1996年,为争进“211工程”,我校提出要建设一批重点课程、优秀课程,物理学科承担的普通教育必修课“基础物理学”即被列为重点对象。1998年,内蒙古教育厅评选自治区级重点示范课程,我校共有三门课程中选,“基础物理学”即为其中之一。20013月,“内蒙古大学本科主干基础课程”划定,物理学、应用物理、电子科学与技术三个专业共有19门课程入选。同年12月,学校在先前所确定的主干基础课范围内,开展首批校级重点建设课程的评选立项,物理系有马克健主讲的量子力学 、班士良主讲的统计热力学”、 杨性愉主讲的近代物理实验”、 郭维生主讲的光学”、那日主讲的“普通物理实验Ⅲ”、丁铁柱主讲的电磁学”等六门课程入选,共获建设经费4.8万元。次年第二批评选,复有杨体强的“热学”、王维玺的“电动力学”、 李健的“原子物理学”、王新义的“理论力学”四门课程入选,获建设经费3.2万元。2003年,学校重新审定主干基础课程,物理系入选课程增加到29门。2004年,学校开展“校级优秀课程”申报评选工作,梁希侠主讲的《统计热力学》、郭维生主讲的《光学》两门物理学课程入选。

为切实推进教育创新、深化教学改革,2003年教育部精品课程建设工程正式启动,提出要建构各门类、专业的校、省、国家三级精品课程体系。根据这一指示,我校随即展开了各级精品课程的评选申报工作,物理学科就是当时最早参与这项工作,并且取得优异成绩的学科。2004年,我校共申报三门课程参评国家级精品课程,其中就包括梁希侠主讲的物理学专业课“统计热力学”。次年,教育部批准“统计热力学”为2004年度国家级精品课程,并拨给建设经费3万元。2005年,内蒙古大学启动校级精品课程评选工作,除“统计热力学”直接获得认定之外,郭维生主讲的物理学专业课“光学”、杨体强教授主讲的物理学公共课“大学物理”获评为校级精品课程。在同年的自治区级精品课程评选中,“统计热力学”再度获直接认定,并获0.5万元建设经费资助。2006年,杨体强教授的“大学物理”亦获评为自治区级精品课程。20072013年间,物理学科又有4门课程获评为校级精品课程、2门课程获评为自治区级精品课程。2011年,教育启动“国家精品开放课程”建设。次年,我校有三门课程第一批获教育部“精品视频公开课”建设批准,其中就包括梁希侠教授主讲的物理学课程“热含妙理”。该课程旋获教育部建设立项,资助经费30万元。2013年,梁教授主讲的国家级精品课程“统计热力学”,亦升级为“精品资源共享课”建设,并获教育部立项建设资助20万元。

内蒙古大学物理学科精品课程建设情况一览

序号

主讲人

或团队

课程

名称

开设

时间

授课

对象

学科

领域

学分

学时

获评

等级

1

梁希

热含妙理

2012

 

理学

 

5

国家级视频公开课

2

梁希侠

统计热力学

2013

物理学

理学

4

64

国家级资源共享课

3

梁希侠

统计热力学

2005

物理学

理学

4

64

国家级/自治区级/校级精品课程

4

杨体强

大学物理

2006

全校理工科类本科生

理学

A8

B6

A128

B  96

自治区级精品课程

5

李前忠

量子力学

2007

物理学

电子科学与技术

理学

9

144

自治区级精品课程

6

   

大学物理实验

2013

全校理工科类本科生

理学

A2

B1

A64

B32

自治区级精品课程

7

郭维生

光学

2005

物理学

电子科学与技术

理学

4

64

校级精品课程

8

杨体强

大学物理

2005

全校理工科类本科生

理学

14

224

校级精品课程

9

李健

原子物理

2008

物理学

电子科学与技术

理学

4

64

校级精品课程

10

 

大学物理实验

2009

全校理工科类本科生

理学

2

32

校级精品课程

11

丁铁柱

电磁学

2009

物理学

应用物理

理学

A5

B4

A80

B64

校级精品课程

12

宫箭

固体物理学

2010

物理学

电子科学与技术

理学

4

64

校级精品课程

除完成自身所属各本科专业教学任务外,物理学科还积极参加学校的公共课、通识教育选修课程建设。长期承担我校理工科非物理专业的“大学物理”“大学物理实验”公共必修课教学任务,并且均已建设成为自治区级、校级精品课程。近年来,物理学科相继开设了3门面向全校学生开设的通识教育选修课程。2015年秋季开设李宏教授主讲的《现代物理百年》,2016年春季开设班士良教授主讲的《物理学与人类文明》,2016年秋季开设樊国梁副教授申报的《物理现象演示与探究》,均取得了良好的教学效果。

4.教材建设

物理学科成立至今,各专业方向带头人及合作者均坚持科研、教学并重的思想,对教材建设和课程改革高度重视。除引进国内外优秀教材以外,仍能认真总结教学、科研经验,编写适合自身课程体系设置的教材,供学生使用。

20世纪80年代开始,本学科教师相继编写有许多阐明某一研究领域主干原理、基础知识、发展历程的专著,如《基本粒子》《物理学史与技术史》《常规能源与新能源》《量子场论》《非平衡统计理论》《激光物理学》《光绪检测原理与技术》等,均被应用于本科或研究生教学。其中,《量子场论》一书还曾获国家教委优秀教材二等奖。90年代中期以来,物理学科教师多次承担教材改革建设项目,陆续编写有多部针对特定课程的专业教材。其中较突出的工作包括,梁希侠教授于19961998年完成全国高等教育教材建设研究会课题立项《面向21世纪“热力学·统计物理”教材建设改革》,出版《统计热力学》教材一部;同期,王旭教授亦完成全国高等教育教材建设研究会课题,出版《基础物理学》教材一部。2005年,梁希侠主持的《“热物理”系列课程教学改革与建设》项目,获得内蒙古自治区高等教育教学成果二等奖。

建校以来物理学科教材编写成果一览

主编

书名

出版社

出版时间

备注

1

罗辽复

基本粒子

北京出版社

1981

 

2

冯启元

物理学史与技术史

黑龙江教育出版社

1985

 

4

张存生张纪生

常规能源与新能源

内蒙古人民出版社

1986

 

5

罗辽复

量子场论

江苏科技出版社

1990

国家教委优秀教材二等奖

6

罗辽复

非平衡统计理论

内蒙古大学出版社

1990

 

7

冯启元

激光物理学

内蒙古教育出版社

1990

 

12

杨性愉

光学检测原理与技术

内蒙古大学出版社

1995

 

16

王旭

基础物理学

内蒙古大学出版社

1999

 

17

梁希侠

高等统计力学导论

内蒙古大学出版社

2000

 

18

梁希侠班士良

统计热力学

内蒙古大学出版社

2000

 

20

王旭

杨体强

普通物理学教程

广西民族出版社

2000

教育部国家民委规划教材

24

杨体强

邢雁

热学

 

2013

 

25

杨体强

荣建红

大学基础物理学

高等教育出版社

2015

 

26

樊国梁

大学物理实验

高等教育出版社

2015

 

27

刘文生

王利刚

大学物理简明教程

内蒙古大学出版社

2013

 

28