应北京大学化学与分子工程学院张锦院士邀请，纳米碳材料领域专家、日本东北大学Riichiro
Saito教授于2023年6月15日-22日在北京大学访问。6月16日下午14:00，Saito教授在北京大学化学与分子工程学院做了题目为“Five
Challenges of Carbon Nanotubes”的兴大报告。16日上午，Riichiro
Saito教授与化学学院张锦课题组进行了深入的交流讨论。下午2点，兴大报告在化学学院C区新大楼地下一层报告厅举行。化学学院、材料学院100余名研究生和教师参加了此次兴大报告&彤程材料科学论坛讲座。高毅勤教授主持报告并简要介绍了Saito教授的简历。在此次报告中，Saito教授首先回顾了日本东北大学与中国科学和文化方面的深厚渊源。随后，Saito教授列举了多年来在研究石墨烯、碳纳米管等低维碳材料领域的物理性质、拉曼光谱学领域的研究成果，并通过“碳纳米管领域的十大科研现状”和“碳纳米管研究的五个挑战”来概述碳纳米管领域30年来的发展历史，并作展望。![]()
碳纳米管是一种可认为由石墨烯卷曲而成的低维管状结构，具有非常独特的电子能带结构，取决于手性指数，既可以是金属性，也可以是半导体性，其直径仅为1-2
nm，长度可达厘米级甚至米级。1990年，科学家就提出是否存在“拉长的C60分子”或者“石墨烯管”；仅一年之后，多壁碳纳米管（Multi-Walled
Carbon Nanotube, MWCNT）就由Sumio Iijima 教授制备得到，两年后他通过电弧放电法得到了单壁碳纳米管（Single-Walled
Carbon Nanotube, SWCNT），从而引起了碳纳米管研究的热潮。Saito教授首先介绍了碳纳米管的可控制备及大规模制备的方法，如：电弧放电/激光烧蚀（Science 1996, 273, 483）、化学气相沉积（Chem.
Phys. Lett. 1998, 292, 567）、浮动催化等。Saito教授还介绍了国际上较为知名的制备碳纳米管纺丝、纱线等代表性工作（Nature 2002, 419, 801;Science 2004, 304, 276），以及抑制催化剂失活从而得到更长碳纳米管所采用的水辅助生长策略（Science2004, 306, 1362）和乙醇催化化学气相沉积策略（Chem. Phys. Lett. 2002,
360, 229）。在此基础上，Saito教授提出了碳纳米管领域的第一个挑战：可控合成制备。手性(n,
m)及对映异构体，以及碳纳米管顺排性的可控制备仍需继续探索；基于碳纳米管的薄膜、粉体、复合材料以及碳纳米管晶圆的制备仍面临巨大挑战；当下结合人工智能研究生长机理的范式也值得关注。![]()
随后，Saito教授系统介绍了碳纳米管的物理性质和应用研究，如：其量子输运性质展示出了新奇的特征以及电子器件应用，包括电导率的波动（Phys.
Rev. Lett. 1996, 76, 479），由贝里相导致的背散射缺失（J.
Phys. Soc. JPN. 1998, 67, 2857），第一个室温下工作的单根碳纳米管场效应晶体管（Nature 1998,
393, 49），基于碳纳米管场效应晶体管的16位CPU（Nature2019, 572, 595）。由于碳纳米管在微电子与集成电路领域的巨大应用潜力以及该领域对手性结构的要求，研究者们也发展了一系列手性结构可控的碳纳米管制备方法（Nature,2014, 510, 522; Nature, 2017, 543, 234）。基于此，Saito教授提出了碳纳米管领域的第二个挑战：其在半导体器件领域的探索虽然已经取得一定成果，但仍值得进一步探索以提升器件性能。此后，Saito教授分别围绕碳纳米管的共振拉曼光谱学、新奇光学效应以及碳纳米管的手性分离与应用展开了系统的介绍，并相应提出了这三个方向的挑战，即拉曼光谱表征技术与理论计算、光学效应的物理机制、碳纳米管的产业化与特色应用探索。最后，Saito教授在演讲中还强调，学生做科研时，一定要多和导师沟通交流，当学生有好的想法或新的发现，及时和导师讨论，导师可以更好的把握方向的重要性，并逐渐凝练，最终形成系统完整的工作。报告结束后，Saito教授和与会者进行了热烈的讨论，此次报告受到老师和同学们的高度好评。最后，高毅勤教授向Saito教授赠送了“兴大报告”证书及“彤程材料科学论坛”证书，并合影留念。![]()
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Riichiro
Saito教授出生于1958年，1985年在The
University of Tokyo获得博士学位。1985年，担任The
University of Tokyo研究助理、1990年成为The
University of Electro-Communications 副教授，2003年成为Tohoku
University物理系教授。曾任美国麻省理工学院客座教授（1991.10-1992.07）、东京大学客座副教授（1990-1991,
1993-1994, 1997-1998)、上海大学客座教授（2009.10-2011.10）、东邦大学客座教授（2015-2016）、浙江大学客座教授（2018.10-2021.9）。
Riichiro
Saito教授的主要研究领域是“碳纳米管的物理性质”和“石墨相关体系中的拉曼光谱”。他与Gene
Dresselhaus教授和Mildred
S. Dresselhaus教授合著了题为“Physical
Properties of Carbon Nanotubes”的书籍，由帝国理工学院出版社（1998）（CI
= 11,499）发表，以及与A.
Jorio教授、Gene
Dresselhaus教授和Mildred
S. Dresselhaus教授合著题为“Raman
spectroscopy in Graphite Related Systems”的书籍，由Wiley-VCH（CI
= 1,056）发表。近期，Saito教授也关注二维材料的光学性质。他曾于1999年获得第13届日本IBM奖（物理学），2006年获得Hsun
Lee研究奖，2008年获得日本碳创新研究奖，2009年获得由国际材料研究协会联盟颁发的Somiya奖，2022年获得第18届Leo
Esaki奖。
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