近日，2020年度北京市科学技术奖项目奖评审结果出炉，清华大学化学系帅志刚教授主持的 “有机和碳材料中电荷输运的理论研究” 项目获2020年度北京市自然科学奖一等奖，获奖单位为清华大学、中国科学院化学研究所和首都师范大学。
         新型有机和碳基材料中的电荷传输机理一直存在疑惑。2000年诺贝尔化学奖（导电高分子）的颁奖公告，采用Marcus电荷转移理论解释有机/高分子材料的导电现象，即局域化电荷(孤子或极化子)的热激活跳跃过程。但是从2006年到2009年，一批新的实验表明电导率在低温下并不消失，而是出现平台，与热激活模型矛盾。同时，基于Marcus理论所给出的电荷迁移率也明显低估了实验值，趋势也与实验不一致，从而阻碍分子设计。人们提出了包括一维强关联电子Luttinger液体在内的若干理论模型去解释实验结果，引发了激烈争论；而关于有机半导体中的载流子迁移率的同位素效应是正还是负的问，无论是实验还是理论都不明确，已经争论了50年！项目组考虑到碳原子的质量小，不仅仅会导致电子运动与原子振动紧密耦合，使得电子态出现局域化，同时还会表现出原子的量子涨落。据此，项目组推导了含原子量子涨落的电子转移速率公式，并提出了核隧穿驱动的电荷传输模型。该模型合理地解释了低温导电平台，同时指出同位素效应只能是负的：质量变大，量子涨落变小，从而驱动力变小。该模型被德国马普所所长Blom等人用于澄清高分子的电导之争，指出核隧穿驱动的极化子跳跃传输具有普适意义。同时，一批新的实验明确了同位素效应确实是负的，证实了项目组的理论预言。在此基础上，项目组发展考虑了电声子量子散射的迁移率计算方法，应用到碳基材料中，发现在石墨烯纳米带中电荷迁移率随纳米带宽度变化的尺寸效应，并指出新型碳材料石墨炔兼具高迁移率和直接带隙，是重要的电子材料；项目组还将计算方法应用到研究有机/高分子材料的热电转换，考察了化学掺杂对有机半导体能带结构、掺杂离子散射对电荷传输和热电转换的影响，计算得到的塞贝克系数得到多个实验组验证。
本项目得到国家自然科学基金委和国家科技部专项的支持。项目组将所发展的计算方法做成软件，得到来自哈佛、斯坦福等学者下载2600余次。                 2017年鸿之微（上海）科技有限公司将该程序商业化，目前国内外正式用户已达95家，包括11家海外用户。项目完成人应邀在第13届和第17届国际量子化学大会、第14届法国理论化学大会、第10届国际理论化学物理大会、以及国际合成金属大会上作全会特邀(Plenary)报告；由于在“电荷传输以及在理论化学领域的贡献”，获2012年中国化学会-阿克苏诺贝尔化学科学奖；由于在“激发态理论和2维材料领域开创性工作”，获2018年法国化学会“法-中讲座奖”；入选爱思唯尔2020年化学领域高被引作者。

5月16日，法国化学会在巴黎“化学宫”(Maison de Chimie)举行了2018年度奖的颁奖仪式。由于“对复杂材料和二维材料中电子过程理论所做的原创性贡献”，清华大学化学系帅志刚教授荣获了2018年度法国化学会“法-中奖”(Prix Franco-Chinois de la Société Chimique de France)，在颁奖会上，帅志刚用法语介绍了自己的获奖工作。


法国化学会主席Marc Taillefer教授向帅志刚颁发奖状，法国化学会前主席Gilberte Chambaud教授主持报告环节。“中-法奖”获得者Pierre Dixneuf教授、Michel Che教授等60多人出席了全天的颁奖仪式和8场获奖报告。


奖励设置背景：
2012年，中国化学会与法国化学会签署双边合作协议，并设置双边奖，每年奖励一位对化学科学并对中法交流做出杰出贡献的科学家，奇数年由中国化学奖励委员会从法国化学会推荐的3位候选人中投票选一位获奖者，偶数年由法国化学会从中国化学会推荐的3位候选人评选一位。至今，中法双边各奖励了3位科学家，其中，法方获奖者有：Pierre Dixneuf (2013)、Serge Cosniere (2015)、 Michel Che (2017)，中方获奖者有孙世刚（2014）、田禾（2016）和帅志刚（2018）。中国化学会所颁发的奖励名称为“中法化学讲座奖”(China-France Chemistry Lectureship Award)，这是中国化学会设立的唯一的双边奖励。

清华大学帅志刚教授当选为国际量子分子科学院副院长

2018年6月17-18日，在法国芒通市举办了国际量子分子科学院(International Academy of Quantum Molecular Science, IAQMS) 第55届大会。本届大会一项议程是换届选举。经投票，帅志刚教授从四位候选人中脱颖而出，当选为IAQMS的副院长(Vice President)。IAQMS是在法国著名物理学家路易.德布罗意的倡议与支持下，由瑞典科学家洛夫丁、美国科学家帕尔和玻普尔（1998年诺贝尔化学奖获得者）和法国科学家道得尔和普尔曼等5人共同发起，于1967年成立的，总部设在法国芒通。该科学院的院士是从世界各地科学家来挑选，条件是要对量子分子科学这一广泛的研究领域做出过杰出的贡献、开拓或领导了某个重要学派，先后有12位院士是诺贝尔奖获得者。IAQMS建立时，通过章程将65岁以下的院士人数限制在25人，后来增加到35人。在年轻化的国际潮流下，IAQMS于2007年修改了章程，彻底取消了年龄限制。帅志刚于2008年当选，当时是最年轻的院士，可以说是年轻化的第一批受益者。10年来，该院的人数从80多扩大到120多人，越来越多的年轻学者得以加入，包括北京大学刘文剑教授和南京大学黎书华教授也先后当选。

IAQMS的领导层由5人组成，即院长、副院长、秘书长、司库和委员。这是中国科学家首次进入该科学院的领导层，体现了中国理论化学家在国际上的整体地位得到了大力提升。

报告题目：能源材料的理论模拟
报  告  人：帅志刚
                  比利时皇家科学院外籍院士
                  清华大学
报告时间：2018年5月23日14:30
报告地点：厦门大学卢嘉锡楼202

报告人简介：
    帅志刚，清华大学化学系教授、博士生导师，中国化学会常务理事、副秘书长、理论化学专业委员会主任。2000年入选中国科学院化学研究所“百人计划”；2004年获得国家杰出青年科学基金；2006年“新世纪百千万人才国家级人选”；2008年任清华大学化学系教授，同年入选教育部“长江学者特聘教授”；2008年当选国际量子分子科学院院士，成为继我国著名量子化学家唐敖庆教授于1981年当选为该科学院院士后，中国第二位当选的院士；2009年当选为英国皇家化学会会士；2011年当选总部位于伦敦的欧洲科学院外籍院士；2012年获得中国化学会-阿克苏诺贝尔化学科学奖；2013年当选为比利时皇家科学院外籍院士(RoyalAcademy of Belgium)，成为该科学院241年以来第一位来自中国的外籍院士。担任第15届国际量子化学大会主席（2015年，北京）。担任JMater Chem A 、《化学学报》和《大学化学》的副主编，以及TheoreticalChemistry Accounts、Nanoscale、ChemPhys Lett、WIRESMol Sci、JMater Chem C、ChemAsian J、中国科学-化学等编委或顾问编委。
    帅志刚教授目前研究方向为理论化学和有机光电材料理论。主要贡献是提出了若干计算有机/高分子光电功能材料性能方法，包括计算聚合物激发态结构的密度矩阵重正化群方法，预测有机材料载流子迁移率的量子化学计算方法，有机发光材料的光谱与发光效率的路径积分方法等，并从理论上指出共轭聚合物的电致发光内量子效率可以超过传统观念的25%极限，引起国际学术界和工业界的关注。

能源材料化学协同创新中心
厦门大学化学化工学院