專家信息：

韓秀君，男，1975年6月出生，山東人，上海交通大學材料科學與工程學院材料制造研究所特別研究員，博士生導師。 

教育及工作經歷：

1993.9-1997.7，山東大學材料科學與工程學院 學士。

1997.9-2002.5，西北工業大學應用物理系 博士。

2002.9-2004.11，清華大學工程力學系 博士后。

2004.11-2005.4，北京航空航天大學材料學院講師。

2005.4-2006.9，德國哥廷根大學材料物理系 洪堡學者。

2006.10-2009.6，德國于利希研究中心固體物理所 博士后。

2009.9 - 至今，上海交通大學材料科學與工程學院 特別研究員。

主講課程：

本科生課程：《計算材料學》

研究生課程：《計算材料學》、《計算材料學II》 

培養研究生情況：

資料更新中……

研究方向：

1. 材料模擬與計算

2. 液態金屬的非平衡快速凝固與亞穩材料的制備

承擔科研項目情況：

主持完成博士后基金一項、國家自然科學基金一項、德國洪堡基金一項；在研上海市自然科學基金一項；參與完成國家自然科學基金數項、重大研究項目兩項、教育部創新研究群體項目一項。

1. 西門子公司的一項課題，“構建高精度原子間相互作用勢函數以預測氧化物陶瓷的熱導率”。

資料更新中…… 

科研成果：

1. 致力于液態金屬非平衡快速凝固及計算材料學研究，在液態金屬熱物理性質和結構、晶態到非晶態動力學轉變、原子間相互作用勢函數以及納米層片結構的力學性能等領域做出了出色的工作，在APL和PRB等國際期刊上發表學術論文近30篇。獲教育部自然科學二等獎一項、陜西省科學技術三等獎一項、陜西省高等學校自然科學一等獎一項和德國洪堡研究基金一項。

2. 與合作教授Helmar Teichler共同完成了液態-非晶態動力學轉變過程的分子動力學模擬項目。研究中，他們基于Hausleitner 和Hafner 的近自由電子-緊束縛混合模型，建立了Cu-Ti-Zr三元合金原子間勢函數。在建立勢函數的基礎上，利用分子動力學模擬從原子層次上對Cu60Ti20Zr20非晶合金的結構以及液態-非晶態動力學轉變過程進行了深入研究。發現Cu60Ti20Zr20非晶合金具有中程有序結構，解釋了這種特殊結構與原子間相互作用的關系。對廣泛應用于描述非晶動力學轉變過程的模式耦合(MCT)理論在描述多元非晶體系動力學轉變的合理性進行了評估，發現MCT理論不能準確描述β－馳豫過程初期體系的動力學。根據非相干中間散射函數的Laplace 變化，在不使用近似的情況下精確計算了體系的動力學記憶內核(Memory Kernel)；通過比較由Laplace變化精確計算和在近似基礎上MCT理論預測的動力學記憶內核，明確了MCT理論在描述β-馳豫初期失敗的原因是忽略了原子的振動。提出了一種根據體系特征參數λ及非相關散射函數平臺值在MCT臨界溫度Tc附近重現動力學記憶內核的簡便方法。

3. 在西北工業大學應用物理系攻讀博士學位期間，在魏炳波院士的指導下對亞穩熔體的熱物理性質進行了實驗測定。實現了高頻電磁環境中微弱液滴振蕩信號的采集與處理，利用電磁懸浮技術與液滴振蕩法相結合，在國內首次實現了深過冷液態金屬表面張力的實驗測定，首次定量測定了深過冷液態Co和Co-Mo合金的表面張力，并用Butler方程對表面張力進行了計算；利用電磁懸浮技術與落滴式量熱方法相結合，首次定量測定了深過冷液態Co-Mo合金的比熱。研究了熱物性參數對晶體形核和枝晶生長理論計算的影響，發現測定熱物性參數對于定量描述晶體枝晶生長速度具有重要意義。

4. 在清華大學工程力學系從事博士后研究期間與過增元院士和陳民教授合作利用分子動力學模擬對液態金屬的熱物理性質、結構以及二者之間的關系進行了研究。獲得了純金屬Co、Cu以及Au-Cu和Ti-Al合金深過冷狀態下熱物性和微觀結構數據。

5. 在德國于利希研究中心固體物理所工作期間，與Schober博士進一步對液態金屬熱物理性質、結構和動力學狀態的耦合規律進行了研究。對液態CuZr2 合金的輸運性質及Stokes-Einstein（SE）方程進行了分子動力學模擬。基于體系自擴散系數和粘度的計算，他們對SE方程的合理性進行了研究。研究更新了人們對于SE方程在Tc 溫度開始失效的傳統認識，發現了SE 方程在遠高于Tc，甚至高于熔點溫度失效的特殊現象。提出了利用自擴散系數發散(diverging)現象預測SE方程失效溫度的定量判據。利用其它學者關于SE方程的研究結果對該定量判據的普適性進行了驗證。結果表明，該定量判據具有較好的普適性。揭示了SE方程失效的根本原因是動力學狀態各向異性的快速增大。

6. 2007年德國于利希研究中心固體物理所承擔了西門子公司的一項課題——“構建高精度原子間相互作用勢函數以預測氧化物陶瓷的熱導率”。韓秀君特別研究員與Dederichs教授合作，采用第一性原理與“力匹配法”相結合的方法建立了TiO2的原子間相互作用勢函數。對TiO2晶體結構、狀態方程、聲子譜、熱膨脹系數、熵、自由能以及等容比熱的計算表明，建立的勢函數能夠很好的描述rutile結構TiO2，其準確性較之過去廣泛使用的Matsui-Akaogi(MA)勢函數得到了很大提高，建立的勢函數亦能夠較好描述Anatase 和Brookite 兩種結構的TiO2。

已在Phys. Rev. B等國際雜志上發表論文30篇，其中SCI收錄25篇，EI收錄16篇。

代表性英文論文： 

1. X. J. Han and H. Schober, "Transport properties and Stokes-Einstein relation in computer simulated glass forming Cu33Zr67 melt", Physical Review B, 83, 224201, 2011.

2. X. J. Han, et al., "Polarizable Interatomic Force Field for TiO2 Parametrized using Density Function Theory", Physical Review B, 81, 134108, 2010.

3. X. J. Han and H. Teichler, "Liquid-to-Glass Transition of Bulk-glass Forming Cu60Zr20Ti20 Alloy by Molecular Dynamics Simulations", Physical Review E, 75, 061501, 2007.

4. X. J. Han, M. Chen, and Z. Y. Guo, “Thermophysical properties of undercooled liquid Au-Cu alloys by a molecular dynamics simulation”, Journal of Physics-Condensed Matter, 16, 705-713,2004.

5. X. J. Han and B. Wei, “Thermophysical properties of undercooled liquid Co-Mo alloys”, Philosophical Magazine, 83 (13): 1511-1532, 2003.

6. X. J. Han, N. Wang, and B. Wei, "Rapid eutectic growth under containerless condition", Applied Physics Letters, 81 (4): 778-780, 2002.

7. X. J. Han and B. Wei, “Microstructural characteristics of Ni-Sb eutectic alloys under substantial undercooling and containerless solidification conditions”, Metallurgical and Materials Transactions A, 33A (2002) 1225-1232. 

代表性中文論文：

1 金屬熔體本征過冷度與熔化熵的耦合關系 優先出版 李晨輝; 徐明沁; 韓秀君; 李建國 上海大學學報(自然科學版) 2015/2/5 10:22

2 Structural origin underlying the effect of cooling rate on solidification point 李晨輝; 韓秀君; 欒英偉; 李建國 Chinese Physics B 2015/11/15

3 液態和過冷態Fe-20%Cu合金表面張力的測定與計算 徐軍; 喬芝郁; 韓秀君; 魏炳波 自然科學進展 2003/4/25

4 Fe-Sn偏晶合金的深過冷快速凝固組織 朱定一; 楊曉華; 韓秀君; 魏炳波 中國有色金屬學報 2003/4/20

5 微重力條件下Ni-Cu合金的快速枝晶生長研究 姚文靜; 楊春; 韓秀君; 陳民; 魏炳波; 過增元 物理學報 2003/2/12

6 落管中Cu-Sb合金的深過冷與快速枝晶生長 姚文靜; 韓秀君; 魏炳波 科學通報 2002/6/15

7 亞穩金屬熔體的熱物理性質及其快速凝固研究 韓秀君 西北工業大學 2002/4/1

8 自由落體條件下的快速共晶生長 姚文靜; 韓秀君; 魏炳波 科學通報 2002/1/30

9 Pb—Bi亞共晶和包晶合金的快速凝固 韓秀君; 王楠; 魏炳波 金屬學報 2000/6/18

所獲榮譽：

2012年，入選教育部“新世紀優秀人才支持計劃”。

所獲獎勵：

1. 獲教育部自然科學二等獎一項。

2. 獲陜西省科學技術三等獎一項。

3. 獲陜西省高等學校自然科學一等獎一項。

4. 2005年，獲德國洪堡研究（AVH）基金。

——上海交通大學材料學院韓秀君特別研究員

材料科學——使人們正越來越向微觀世界深入，認識、改造世界的水平提高到前所未有的高度。

計算機科學——滿足信息時代信息爆炸性增長的需要，是探索未知世界的工具。

當計算機科學和材料科學結合在一起時，將發揮更大威力改變人類的生活。計算材料學是材料科學和計算機科學的交叉學科，是一門正在快速發展的新興學科。

2011年6月24日美國總統奧巴馬提出了超過5億美元的“先進制造業伙伴關系”。作為其子計劃，“材料基因組計劃”的實質是在已有數據的基礎上通過計算機模擬和優化大大提高實驗效率，從而將新材料的研發和應用速度從目前的10-20年縮短為5-10年。材料基因組計劃充分體現了計算材料學在科技創新中的重要作用。

韓秀君博士2009年9月從德國留學歸國，以特別研究員身份加入上海交通大學材料學院，開始帶領科研團隊長期從事計算材料學方面的研究，為我國該領域的發展做出了重要的貢獻。 

瞄準國家重大需求 

韓秀君特別研究員1997年山東大學材料科學與工程學院畢業，2002年在西北工業大學應用物理系獲工學博士學位，師從魏炳波院士。2002-2004年在清華大學工程力學系做博士后研究，合作導師是過增元院士。

2005年，他獲德國洪堡（AVH）研究基金資助，以AVH研究員身份在德國哥廷根大學材料物理系計算材料學方面從事科研工作，與合作教授Helmar Teichler共同完成了液態-非晶態動力學轉變過程的分子動力學模擬項目。

研究中，他們基于Hausleitner 和Hafner 的近自由電子-緊束縛混合模型，建立了Cu-Ti-Zr三元合金原子間勢函數。在建立勢函數的基礎上，利用分子動力學模擬從原子層次上對Cu60Ti20Zr20非晶合金的結構以及液態-非晶態動力學轉變過程進行了深入研究。發現Cu60Ti20Zr20非晶合金具有中程有序結構，解釋了這種特殊結構與原子間相互作用的關系。對廣泛應用于描述非晶動力學轉變過程的模式耦合(MCT)理論在描述多元非晶體系動力學轉變的合理性進行了評估，發現MCT理論不能準確描述β－馳豫過程初期體系的動力學。根據非相干中間散射函數的Laplace 變化，在不使用近似的情況下精確計算了體系的動力學記憶內核(Memory Kernel)；通過比較由Laplace變化精確計算和在近似基礎上MCT理論預測的動力學記憶內核，明確了MCT理論在描述β-馳豫初期失敗的原因是忽略了原子的振動。提出了一種根據體系特征參數λ及非相關散射函數平臺值在MCT臨界溫度Tc附近重現動力學記憶內核的簡便方法。

目前，大塊非晶合金的制備和表征已經取得了重大進展，然而人們對于晶體-非晶動力學轉變微觀過程并不明確。該研究對于闡述多組元大塊非晶合金的動力學轉變過程具有重要的科學意義，同時有利于豐富材料科學關于液態/非晶態動力學轉變的理論描述。

該工作得到世界著名的德國洪堡研究基金資助，并引起了很多研究小組的關注，曾在德國宇航院、德國哥廷根大學、德國于利希研究中心和德國明斯特大學做過學術報告，并在日本東北大學召開的非晶轉變第一屆國際研討會上做過特邀報告。 

領航發展　開拓創新 

在西北工業大學應用物理系攻讀博士學位期間,韓秀君特別研究員就在魏炳波院士的指導下對亞穩熔體的熱物理性質進行了實驗測定。實現了高頻電磁環境中微弱液滴振蕩信號的采集與處理，利用電磁懸浮技術與液滴振蕩法相結合，在國內首次實現了深過冷液態金屬表面張力的實驗測定，首次定量測定了深過冷液態Co和Co-Mo合金的表面張力，并用Butler方程對表面張力進行了計算；利用電磁懸浮技術與落滴式量熱方法相結合，首次定量測定了深過冷液態Co-Mo合金的比熱。研究了熱物性參數對晶體形核和枝晶生長理論計算的影響，發現測定熱物性參數對于定量描述晶體枝晶生長速度具有重要意義。

為了更進一步理解亞穩液態金屬的性質，在清華大學工程力學系從事博士后研究期間與過增元院士和陳民教授合作利用分子動力學模擬對液態金屬的熱物理性質、結構以及二者之間的關系進行了研究。獲得了純金屬Co、Cu以及Au-Cu和Ti-Al合金深過冷狀態下熱物性和微觀結構數據。

在德國于利希研究中心固體物理所工作期間，他與Schober博士進一步對液態金屬熱物理性質、結構和動力學狀態的耦合規律進行了研究。對液態CuZr2 合金的輸運性質及Stokes-Einstein（SE）方程進行了分子動力學模擬。

基于體系自擴散系數和粘度的計算，他們對SE方程的合理性進行了研究。研究更新了人們對于SE方程在Tc 溫度開始失效的傳統認識，發現了SE 方程在遠高于Tc，甚至高于熔點溫度失效的特殊現象。提出了利用自擴散系數發散(diverging)現象預測SE方程失效溫度的定量判據。利用其它學者關于SE方程的研究結果對該定量判據的普適性進行了驗證。結果表明，該定量判據具有較好的普適性。揭示了SE方程失效的根本原因是動力學狀態各向異性的快速增大。 

重點跨越　引領未來 

2007年德國于利希研究中心固體物理所承擔了西門子公司的一項課題——“構建高精度原子間相互作用勢函數以預測氧化物陶瓷的熱導率”。韓秀君特別研究員與Dederichs教授合作，采用第一性原理與“力匹配法”相結合的方法建立了TiO2的原子間相互作用勢函數。對TiO2晶體結構、狀態方程、聲子譜、熱膨脹系數、熵、自由能以及等容比熱的計算表明，建立的勢函數能夠很好的描述rutile結構TiO2，其準確性較之過去廣泛使用的Matsui-Akaogi(MA)勢函數得到了很大提高，建立的勢函數亦能夠較好描述Anatase 和Brookite 兩種結構的TiO2。

原子間相互作用勢函數是分子動力學模擬的前提與關鍵，是計算材料學在原子層次上無法回避的難點。原子間相互作用勢函數的構建非常冗繁復雜。發展高精度的勢函數對于計算材料學這一新興學科的發展具有重要的推動作用。建立的高精度TiO2勢函數可以應用于TiO2塊體、表面、納米晶和納米線等相關問題的研究，這對于TiO2催化和光學等性能的研究具有重要的意義。

該工作的創新點是在勢函數構建過程中引入了極化和偶極矩，由此得到的勢函數能夠比較準確的描述TiO2的聲子色散曲線，在高頻區其準確度可以比擬實驗和第一性原理計算，而目前廣泛采用的MA勢函數在高頻區不能合理描述振動性能。 

“授人以魚，不如授之以漁” 

愛因斯坦說：“使學生對教師尊敬的唯一源泉在于教師的德和才。”

這也正是韓秀君的“育人經”。在學生的眼中，他學高為師，博學強識，令人折服；而更重要的，他身正為范，以身作則，苛于自律。

網絡上有很多開源的代碼，這些代碼使用起來往往比較簡單。有人把這些代碼直接當做“黑匣子”使用，而根本不了解代碼背后涉及的計算方法與原理。因此，韓秀君要求學生在透徹理解計算方法與原理之前不要使用這種現成的代碼。在研究生入學的第一個學期需要上《計算材料學》這門課程，在課程中他會詳細講述計算模擬的基本原理與方法，如第一性原理和分子動力學模擬，并要求學生自己編寫一個完整的計算模擬程序并實現基本物理量的計算。夯實學生的科研基礎對于學生以后的科研道路非常關鍵。

對國家“科教興國”、“人才立國”的國策，他覺得受益匪淺；對一路上引導自己、幫助自己的師友，他一直心存感激，并且懷著這份感激去培養學生。不拔苗助長，不急于求成，夯實學生的研究基礎。在學生的培養中，韓秀君特別研究員注重傳授他們解決問題的思路，培養他們獨立解決問題的能力，而不僅局限于解決問題本身。“授人以魚，不如授之以漁”。

2012年，韓秀君特別研究員入選教育部“新世紀優秀人才支持計劃”。輝煌的背后往往是默默的付出與不懈的努力，在計算材料學技術領域不斷耕耘，韓秀君取得一系列令人矚目的成果，而他卻總是把成績謙遜地歸因于自己“趕上了一個好時代”。

來源：科學中國人 2013年第4期