呂鳳先 劉小平**，，2 趙 建，2

（1.中國(guó)科學(xué)院文獻(xiàn)情報(bào)中心，北京100190；2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院圖書情報(bào)與檔案管理系，北京100190）

凝聚態(tài)物理學(xué)從微觀角度出發(fā)，研究由相互作用多粒子系統(tǒng)組成的凝聚態(tài)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)過(guò)程及其與宏觀物理性質(zhì)的關(guān)系[1]，研究對(duì)象包含液體、固體、液晶、玻璃、溶膠、分子間距較小的稠密氣體等，這些材料可應(yīng)用于日常生活、工業(yè)生產(chǎn)、航空航天、信息、能源等多個(gè)領(lǐng)域[2]，具有重要的社會(huì)價(jià)值和戰(zhàn)略意義。

美國(guó)和歐盟等主要國(guó)家／組織重視凝聚態(tài)物理領(lǐng)域的研究。美國(guó)將其作為發(fā)展量子信息科學(xué)的重要基礎(chǔ)之一。美國(guó)能源部（Department of Energy，DOE）在量子信息科學(xué)資助計(jì)劃中對(duì)凝聚態(tài)物理進(jìn)行資助，還向量子材料研究中心提供資金資助凝聚態(tài)相關(guān)研究。在2019財(cái)年預(yù)算中，DOE在量子信息科學(xué)預(yù)算中，將“凝聚態(tài)物理和材料物理”子計(jì)劃的預(yù)算從2017財(cái)年的1.0億美元增加到1.2億美元，增長(zhǎng)20%。歐盟若干促進(jìn)數(shù)字化單一市場(chǎng)的大型計(jì)劃中包含了凝聚態(tài)物理的研究?jī)?nèi)容，例如，2017年發(fā)布的量子旗艦計(jì)劃與“地平線 2020”計(jì)劃。歐洲研究理事會(huì)（European Research Council，ERC）是歐盟基礎(chǔ)研究的主要資助機(jī)構(gòu)，2017—2019年，在凝聚態(tài)物理領(lǐng)域ERC資助了115個(gè)項(xiàng)目[3]。其中法國(guó)（20個(gè)）、英國(guó)（16個(gè)）、瑞士（16個(gè)）、德國(guó)（15個(gè)）獲資助的項(xiàng)目較多。法國(guó)獲資助項(xiàng)目數(shù)量占總項(xiàng)目數(shù)的17.4%，獲資助金額4510萬(wàn)美元。英國(guó)將凝聚態(tài)物理-磁性和磁性材料作為發(fā)展材料科學(xué)的重要研究領(lǐng)域之一。2013年，英國(guó)工程與自然科學(xué)研究理事會(huì)（Engineering and Physical Sciences Research Council，EPSRC）發(fā)布材料科學(xué)報(bào)告，指出凝聚態(tài)物理-磁性和磁性材料是重要的發(fā)展材料科學(xué)的物理學(xué)研究領(lǐng)域之一。2017年英國(guó)皇家學(xué)會(huì)發(fā)布《磁學(xué)路線圖》，由領(lǐng)域?qū)＜覟樽宇I(lǐng)域制定了未來(lái)發(fā)展方向。EPSRC在凝聚態(tài)物理領(lǐng)域資助了電子結(jié)構(gòu)、磁和磁性材料兩個(gè)研究領(lǐng)域，依據(jù)EPSRC官網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)顯示，截至2019年底累計(jì)資助金額約3.3億美元。中國(guó)重視凝聚態(tài)物質(zhì)與新效應(yīng)、高溫超導(dǎo)技術(shù)的研究，在2006年2月發(fā)布的《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020年）》中，將高溫超導(dǎo)技術(shù)作為前沿技術(shù)之一，將凝聚態(tài)物質(zhì)與新效應(yīng)作為基礎(chǔ)研究的科學(xué)前沿問(wèn)題之一。中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)（Natural Science Foundation of China，NSFC）資助范圍包含凝聚態(tài)物性：結(jié)構(gòu)、力學(xué)和熱學(xué)性質(zhì)，以及凝聚態(tài)物性：電子結(jié)構(gòu)、電學(xué)、磁學(xué)和光學(xué)性質(zhì)兩個(gè)類別，2009—2018年，資助金額約為7.7億元，其中，2017—2018年，累計(jì)資助金額約為0.6億元。

凝聚態(tài)物理在高溫超導(dǎo)、拓?fù)湮飸B(tài)領(lǐng)域取得了重要進(jìn)展。2020年10月，研究人員報(bào)道了在相當(dāng)于地心壓力3／4的環(huán)境下碳硫氫化物室溫（15℃）的超導(dǎo)電性[4]。美國(guó)、日本、中國(guó)、俄羅斯等國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了氧化鎳、Al-Zn-Mg準(zhǔn)晶體、Ba2CuO4-y[5]等超導(dǎo)材料，原理上闡明（氫化鑭、轉(zhuǎn)角石墨烯）等的超導(dǎo)現(xiàn)象。在拓?fù)湮飸B(tài)領(lǐng)域，繼1980年克勞斯·馮·克利欽（Klaus von Klitzing）教授在高質(zhì)量半導(dǎo)體界面中的二維電子氣里發(fā)現(xiàn)了量子霍爾效應(yīng)之后，拓?fù)湮飸B(tài)領(lǐng)域取得了系列進(jìn)展。1987年，哈佛大學(xué)從理論上預(yù)言了三維體系中可能存在三維量子霍爾效應(yīng)，并給出了它的物性特征。2005年，美國(guó)科學(xué)家凱恩（C.L.Kane）、張首晟等提出量子自旋霍爾效應(yīng)，開啟了拓?fù)浣^緣體研究。2010—2013年，中國(guó)科學(xué)院物理研究所（以下簡(jiǎn)稱為物理所）、清華大學(xué)等機(jī)構(gòu)提出磁性離子摻雜拓?fù)浣^緣體薄膜以實(shí)現(xiàn)量子反?；魻栃?yīng)的方案，首次觀測(cè)到了量子反?；魻栃?yīng)。2013—2015年，物理所、牛津大學(xué)、普林斯頓大學(xué)等機(jī)構(gòu)通過(guò)理論預(yù)測(cè)和實(shí)驗(yàn)測(cè)量，發(fā)現(xiàn)了狄拉克半金屬、外爾半金屬等拓?fù)浒虢饘袤w系，把拓?fù)湮飸B(tài)分類從絕緣體推廣到了金屬。2018年底，中國(guó)科學(xué)家觀測(cè)到基于外爾軌道的新型三維量子霍爾效應(yīng)。2019年，中國(guó)科學(xué)家與新加坡、美國(guó)的科學(xué)家合作，在五碲化鋯塊體單晶材料中首次觀測(cè)到三維量子霍爾效應(yīng)；中國(guó)、美國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)自動(dòng)化流程，在自然界中篩選出可能具有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的材料。

本文將聚焦凝聚態(tài)物理理論研究方向，遴選出4個(gè)重要的研究機(jī)構(gòu)，并對(duì)其進(jìn)行深入的比較，由點(diǎn)及面，分析我國(guó)在該領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r。

1 凝聚態(tài)物理2010—2019年論文產(chǎn)出基本情況

采用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法對(duì)2010—2019年國(guó)際凝聚態(tài)物理研究論文進(jìn)行初步分析，展示該領(lǐng)域的國(guó)際發(fā)展態(tài)勢(shì)與整體發(fā)展?fàn)顩r。文獻(xiàn)數(shù)據(jù)來(lái)自美國(guó)信息科學(xué)研究所（Institute for Scientific Information，ISI）的科學(xué)引文索引擴(kuò)展版（Science Citation Index Expanded，SCIE）數(shù)據(jù)庫(kù)，以 WC＝（Physics，Condensed Matter）作為檢索式，文獻(xiàn)類型為研究論文、學(xué)術(shù)會(huì)議論文、綜述和快報(bào)，數(shù)據(jù)采集時(shí)間為2020年3月17日。利用數(shù)據(jù)分析工具德溫特?cái)?shù)據(jù)分析家（Derwent Data Analyzer，DDA）和可視化分析工具對(duì)檢索到的論文進(jìn)行計(jì)量分析。

2010—2019 年，全球共發(fā)表凝聚態(tài)物理相關(guān)論文294636篇。從圖1看，全球凝聚態(tài)物理的發(fā)文量總體保持穩(wěn)定增長(zhǎng)趨勢(shì)，2019年的發(fā)文量是2010年的1.2倍。

圖1 2010—2019年凝聚態(tài)物理發(fā)文量年度變化趨勢(shì)Fig．1 Trends of the Number of Papers in Condensed Matter Physics in the World from 2010 to 2019

2010—2019 年，凝聚態(tài)物理領(lǐng)域研究發(fā)文量排名前10位的國(guó)家包括中國(guó)、美國(guó)、德國(guó)、日本、印度、韓國(guó)、俄羅斯、法國(guó)、英國(guó)、意大利（圖2）。發(fā)文量排名前10位的國(guó)家共發(fā)表論文281624篇，占凝聚態(tài)物理總發(fā)文量的95.58%。其中，中國(guó)在該領(lǐng)域的研究體量較大，其發(fā)文量占總發(fā)文量的25.68%，是排名第二位的美國(guó)發(fā)文量的1.4倍，表明中國(guó)在凝聚態(tài)物理領(lǐng)域的科研活動(dòng)相當(dāng)活躍。

圖2 2010—2019年凝聚態(tài)物理發(fā)文量排名前10位的國(guó)家Fig．2 The Top 10 Countries in Condensed Matter Physics Based on the Number of Papers from 2010 to 2019

2 凝聚態(tài)物理理論研究重要機(jī)構(gòu)遴選與深入分析

基于Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)凝聚態(tài)物理2010—2019年SCI論文的高被引論文的排名，鎖定了中國(guó)科學(xué)院、DOE、南洋理工大學(xué)、加州大學(xué)、清華大學(xué)、斯坦福大學(xué)、麻省理工學(xué)院（Massachusetts Institute of Technology，MIT）等機(jī)構(gòu)／系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)中國(guó)科學(xué)院、加州大學(xué)系統(tǒng)內(nèi)的高被引論文進(jìn)行排序，并結(jié)合近年來(lái)凝聚態(tài)物理領(lǐng)域的重要進(jìn)展（物理所在高溫超導(dǎo)等領(lǐng)域獲得重要進(jìn)展，獲得2014—2015年度葉啟孫物理獎(jiǎng)，2019年在拓?fù)淞孔硬牧虾Y選方面發(fā)表重要成果；加州大學(xué)伯克利分校在光子晶體領(lǐng)域獲得重要進(jìn)展，獲得2016年奧利弗.E巴克利獎(jiǎng)），進(jìn)一步選擇了物理所和加州大學(xué)伯克利分校。根據(jù)這些機(jī)構(gòu)的凝聚態(tài)物理的學(xué)科部署方式，選擇了大部分機(jī)構(gòu)共同設(shè)置的凝聚態(tài)物理的理論研究的方向作為切入點(diǎn)，進(jìn)行機(jī)構(gòu)的深入對(duì)比分析。最后確定的研究機(jī)構(gòu)為物理所凝聚態(tài)理論與材料計(jì)算重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室[6]、DOE阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室材料科學(xué)部的凝聚態(tài)物質(zhì)理論研究組[7]、加州大學(xué)伯克利分校物理系的凝聚態(tài)物質(zhì)物理和材料科學(xué)的理論研究組[8]、MIT物理系的凝聚態(tài)物質(zhì)理論研究組[9]。

機(jī)構(gòu)的學(xué)術(shù)競(jìng)爭(zhēng)能力分析主要基于上述選定機(jī)構(gòu)的核心科學(xué)家展開。數(shù)據(jù)包含核心科學(xué)家的論文數(shù)據(jù)和核心科學(xué)家的專業(yè)類別的數(shù)據(jù)?？茖W(xué)家的論文數(shù)據(jù)檢索自Web of Science的SCIE數(shù)據(jù)庫(kù)，論文發(fā)表時(shí)間為2010—2019年，文獻(xiàn)類型包含研究論文、學(xué)術(shù)會(huì)議論文、綜述、快報(bào)，檢索時(shí)間為2020年9月3日?？紤]到機(jī)構(gòu)內(nèi)部名字重復(fù)的可能性，采用人工校對(duì)的方式剔除了與核心科學(xué)家名字相同的非核心科學(xué)家的文獻(xiàn)，資助機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)清洗以機(jī)構(gòu)的全稱和簡(jiǎn)稱為關(guān)鍵詞進(jìn)行篩選。在機(jī)構(gòu)組織結(jié)構(gòu)與產(chǎn)出能力的基本情況、機(jī)構(gòu)的合作模式、資助機(jī)構(gòu)、機(jī)構(gòu)學(xué)術(shù)影響力4個(gè)維度建立了分析指標(biāo)，見表1。

表1 機(jī)構(gòu)比較分析指標(biāo)Tab．1 Comparative Analysis Index for Institutions

2.1 機(jī)構(gòu)組織結(jié)構(gòu)與產(chǎn)出能力基本情況分析

對(duì)4個(gè)機(jī)構(gòu)的核心科學(xué)家的數(shù)量、專業(yè)豐富程度、SCI論文產(chǎn)出進(jìn)行比較，以對(duì)4個(gè)機(jī)構(gòu)的組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)出能力的基本情況進(jìn)行分析。

物理所凝聚態(tài)理論與材料計(jì)算重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室設(shè)立學(xué)術(shù)委員會(huì)、6個(gè)研究組、1個(gè)量子模擬科學(xué)中心，共計(jì)25名核心科學(xué)家（研究員和副研究員），是其他3個(gè)機(jī)構(gòu)的核心科學(xué)家平均數(shù)量的2倍多；核心科學(xué)家多為物理專業(yè)，也包含材料專業(yè)，SCI論文產(chǎn)出數(shù)量較多（852篇）。DOE阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室材料科學(xué)部凝聚態(tài)物質(zhì)理論研究組的核心科學(xué)家9人（1名團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、8名研究人員）；伯克利分校物理系凝聚態(tài)物質(zhì)物理和材料科學(xué)的理論研究組隸屬于物理系的凝聚態(tài)物質(zhì)物理和材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)室，有10位核心科學(xué)家，上述兩個(gè)機(jī)構(gòu)的核心科學(xué)家的專業(yè)包含了物理和數(shù)學(xué)。MIT物理系凝聚態(tài)物質(zhì)理論研究組有10位核心科學(xué)家（教職（Faculty）），專業(yè)種類較為豐富，除了物理、數(shù)學(xué)之外，還包含了化學(xué)、電氣工程，另外，人均SCI論文數(shù)量較多（57.9篇）。4個(gè)機(jī)構(gòu)的核心科學(xué)家的研究方向有共同聚焦的研究主題——低維凝聚態(tài)系統(tǒng)、納米材料物理性質(zhì)研究、量子材料與系統(tǒng)；也有側(cè)重點(diǎn)，較為明顯的是，MIT凝聚態(tài)物質(zhì)理論研究組的生物領(lǐng)域的交叉研究、軟凝聚態(tài)物質(zhì)的研究（表2）。

表2 核心科學(xué)家分析Tab．2 Analysis of Core Scientists

2.2 資助機(jī)構(gòu)分析

物理所凝聚態(tài)理論與材料計(jì)算重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的主要資助機(jī)構(gòu)是 NSFC、科技部（Ministry of Science and Technology of the People's Republic of China，MOST）和中國(guó)科學(xué)院（Chinese Academy of Sciences，CAS）。美國(guó)的3家機(jī)構(gòu)的主要資助機(jī)構(gòu)均包含DOE和美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（National Science Foundation，NSF）。值得注意的是，私人基金會(huì)和軍方的資助也較大地促進(jìn)了研究成果的產(chǎn)出。西蒙斯基金會(huì)在伯克利凝聚態(tài)物質(zhì)物理和材料科學(xué)理論研究組的成果產(chǎn)出中，發(fā)揮了重要的作用。MIT凝聚態(tài)物質(zhì)理論研究組在士兵納米技術(shù)研究所的支持下，也產(chǎn)出了較多的文章（138篇）（表3）。

表3 論文資助機(jī)構(gòu)分析Tab．3 Analysis of Funding Institutions

2.3 合作模式分析

2.3.1 國(guó)際合作

對(duì)4個(gè)機(jī)構(gòu)的國(guó)際合作情況進(jìn)行比較，以分析其國(guó)際合作的廣度。

物理所凝聚態(tài)理論與材料計(jì)算重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的重要合作國(guó)家是美國(guó)，且其合作產(chǎn)出論文數(shù)量規(guī)模大（241篇），其次為日本（50篇）和德國(guó)（49篇）。阿貢材料科學(xué)部凝聚態(tài)物質(zhì)理論研究組與英國(guó)、法國(guó)合作產(chǎn)出論文數(shù)量較多，分別是35篇、32篇。伯克利凝聚態(tài)物質(zhì)物理和材料科學(xué)理論研究組、MIT凝聚態(tài)物質(zhì)理論研究組均與中國(guó)、以色列合作產(chǎn)出論文數(shù)量較多（均大于40篇），其中，MIT凝聚態(tài)物質(zhì)理論研究組和中國(guó)合作產(chǎn)出論文數(shù)量規(guī)模較大（111篇），另外，這兩個(gè)機(jī)構(gòu)還分別與德國(guó)和加拿大有較多合作，分別是50篇、57篇（表4）。

表4 4個(gè)機(jī)構(gòu)的TOP10合作國(guó)家——基于論文數(shù)量Tab．4 Top 10 Partner Countries of Four Institutions Based on Number of Papers

2.3.2 機(jī)構(gòu)合作

對(duì)4個(gè)機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)間合作進(jìn)行比較，以分析與世界著名研究機(jī)構(gòu)之間合作的廣度。

物理所凝聚態(tài)理論與材料計(jì)算重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主要依托物理所參與共建的重大項(xiàng)目、中科院大學(xué)進(jìn)行研究（見表5）。合作論文數(shù)量分別占凝聚態(tài)物理理論研究組核心科學(xué)家論文的27.3%和25.4%。值得一提的是，量子物質(zhì)科學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心是2012年由物理所和清華大學(xué)、北京大學(xué)聯(lián)合啟動(dòng)的國(guó)家重大科研項(xiàng)目。松山湖材料實(shí)驗(yàn)室也是物理所和東莞市政府、中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所共建的廣東省省級(jí)實(shí)驗(yàn)室，重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容為新材料和未來(lái)物質(zhì)科學(xué)。在國(guó)外合作機(jī)構(gòu)中，物理所與普渡大學(xué)保持著較為密切的合作，合作發(fā)表論文占核心科學(xué)家發(fā)表SCI論文總量的6.7%。

表5 物理所核心科學(xué)家的主要論文產(chǎn)出合作機(jī)構(gòu)Tab．5 Main Cooperation Institutions of Core Scientists in Institute of physics，CAS Based on Papers

阿貢實(shí)驗(yàn)室和芝加哥大學(xué)、西北大學(xué)等保持著緊密的合作關(guān)系，另外，西北大學(xué)-阿貢聯(lián)合科學(xué)工程研究所是由阿貢實(shí)驗(yàn)室與西北大學(xué)聯(lián)合建立的，合作產(chǎn)出論文27篇（表6）。

表6 阿貢材料科學(xué)部凝聚態(tài)物質(zhì)理論研究組核心科學(xué)家論文的主要合作機(jī)構(gòu)Tab．6 Main Cooperation Organizations of the Core Scientists of the Theoretical Research Group of Condensed Matter，Argonne Department of Materials Science Based on Papers

伯克利凝聚態(tài)物質(zhì)物理和材料科學(xué)理論研究組與勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和伯克利卡維能源納米科學(xué)研究所合作發(fā)表論文數(shù)量較多。這兩個(gè)機(jī)構(gòu)都設(shè)立在伯克利大學(xué)，但同時(shí)與其他機(jī)構(gòu)有著緊密的聯(lián)系。勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室隸屬于DOE，由伯克利大學(xué)負(fù)責(zé)管理；卡夫利能源納米科學(xué)研究所—伯克利[11]由卡夫利基金會(huì)設(shè)立，獲得了卡夫利基金會(huì)、加州大學(xué)伯克利分校等機(jī)構(gòu)的資助（表7）。

表7 伯克利凝聚態(tài)物質(zhì)物理和材料科學(xué)理論研究組核心科學(xué)家論文的主要合作機(jī)構(gòu)Tab．7 Main Cooperation Organizations of Core Scientists of Berkeley Condensed Matter Physics and Materials Science Theory Research group Based on Papers

MIT凝聚態(tài)物質(zhì)理論研究組與世界多家著名院校合作，包括加拿大Perimeter理論物理研究所、中國(guó)的清華大學(xué)、美國(guó)的哈佛大學(xué)、以色列理工大學(xué)（表8）。

表8 MIT凝聚態(tài)物質(zhì)理論研究組核心科學(xué)家論文的主要合作機(jī)構(gòu)Tab．8 Main Cooperation Organizations of Core Scientists of MIT Condensed Matter Theory Research Group Based on Papers

2.3.3 作者合作情況

對(duì)各機(jī)構(gòu)發(fā)文量排名前十位的核心科學(xué)家進(jìn)行作者合作分析，以確定核心科學(xué)家的合作模式。綜觀這4個(gè)機(jī)構(gòu)的作者之間的合作情況，均呈現(xiàn)了機(jī)構(gòu)內(nèi)部以獨(dú)立研究為主，部分核心科學(xué)家重視多學(xué)科合作的特點(diǎn)，能夠體現(xiàn)出凝聚態(tài)物理理論專業(yè)與其他學(xué)科之間廣泛聯(lián)系的特點(diǎn)。

物理所凝聚態(tài)理論與材料計(jì)算重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室核心科學(xué)家合作發(fā)文數(shù)量較少，僅有翁紅明和方忠研究組、曹俊鵬和王玉鵬研究組的合作發(fā)文數(shù)量較多，分別為52篇和27篇。

阿貢材料科學(xué)部凝聚態(tài)物質(zhì)理論研究組核心科學(xué)家之間合作發(fā)表論文數(shù)量較少。Olle G.Heinonen發(fā)表論文數(shù)量最多，與計(jì)算、材料科學(xué)、物理等領(lǐng)域的研究人員都有合作。

伯克利凝聚態(tài)物質(zhì)物理和材料科學(xué)理論研究組核心科學(xué)家之間的合作集中在Jeffrey B.Neaton研究小組與Steven G.Louie研究小組之間（合作論文數(shù)量17篇）、Steven G.Louie研究小組與Marvin L.Cohen研究小組之間（合作論文數(shù)量30篇）。其中，Jeffrey B.Neaton研究小組與其他領(lǐng)域的科研人員保持著廣泛的合作關(guān)系，專業(yè)領(lǐng)域涵蓋了材料科學(xué)與工程、化學(xué)、計(jì)算材料科學(xué)等[12]。

MIT凝聚態(tài)物質(zhì)理論研究組僅有兩個(gè)小組——John D.Joannopoulos小組和Marin Soljacic小組的合作較為緊密，合作論文數(shù)量為94篇。其中，John D.Joannopoulos小組不僅與凝聚態(tài)物理理論研究組有合作，也與材料科學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)、電氣工程專業(yè)、士兵納米技術(shù)研究所的研究人員保持著合作關(guān)系[13]。

2.4 學(xué)術(shù)影響力分析

學(xué)術(shù)影響力分析將從機(jī)構(gòu)篇均被引次數(shù)、發(fā)文量TOP10作者中核心科學(xué)家的篇均被引次數(shù)、被引用次數(shù)最多的核心科學(xué)家的論文主題3個(gè)角度進(jìn)行分析，以反映機(jī)構(gòu)的整體影響力和核心競(jìng)爭(zhēng)力。另外，還將對(duì)4個(gè)機(jī)構(gòu)發(fā)表在《科學(xué)》《自然》的論文主題進(jìn)行分析，作為反映機(jī)構(gòu)核心競(jìng)爭(zhēng)力的補(bǔ)充材料。

物理所凝聚態(tài)理論與材料計(jì)算重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室核心科學(xué)家發(fā)文的篇均被引次數(shù)是35.3次／篇。在TOP10作者中，有兩位科學(xué)家（方忠、翁紅明）篇均被引次數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于平均篇均被引次數(shù)（表9）。

表9 物理所凝聚態(tài)理論與材料計(jì)算重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室核心科學(xué)家SCI論文TOP10作者的篇均被引次數(shù)（次／篇）Tab．9 Number of Citations per Article of Key Laboratory of Condensed Matter Theory and Material Computing，Institute of Physics among TOP 10 Authors Based on Papers（Times／Paper）

阿貢材料科學(xué)部凝聚態(tài)物質(zhì)理論研究組的核心科學(xué)家發(fā)表論文的篇均被引次數(shù)是25.7次／篇。在這些論文中，位列發(fā)文量前十位的核心科學(xué)家有6位，其中，Olle G.Heinonen與Michael R.Norman的篇均被引次數(shù)較高（表10）。

表10 阿貢材料科學(xué)部凝聚態(tài)物質(zhì)理論研究組核心科學(xué)家SCI論文TOP10作者的篇均被引次數(shù)（次／篇）Tab．10 Number of Citations per Article of Core Scientists of Condensed Matter Theory Research Group of Argonne Materials Science Department among Top 10 Authors Based on SCI papers（Times／Article）

伯克利凝聚態(tài)物質(zhì)物理和材料科學(xué)理論研究組的核心科學(xué)家發(fā)表論文的篇均被引次數(shù)是64.1次／篇。核心科學(xué)家位列發(fā)文量前十位的作者有7位，Ashvin Vishwanath與Steven G.Louie的篇均被引次數(shù)較高（表11）。

表11 伯克利凝聚態(tài)物質(zhì)物理和材料科學(xué)理論研究組SCI論文TOP10作者中的核心科學(xué)家的篇均被引次數(shù)（次／篇）Tab．11 Citation Times of Core Scientists of Berkeley Condensed Matter Physics and Materials Science Theory Research Group among Top 10 Anthors Based on Papers（Times／Article）

MIT凝聚態(tài)物質(zhì)理論研究組核心科學(xué)家發(fā)表論文的篇均被引次數(shù)是58.0次／篇。核心科學(xué)家中有7位排在發(fā)文量前十，John D Joannopoulos和Fu Liang的篇均被引次數(shù)較高（表12）。

表12 MIT凝聚態(tài)物質(zhì)理論研究組核心科學(xué)家SCI論文TOP10作者的篇均被引次數(shù)（次／篇）Tab．12 Citation Times of Core Scientists of MIT Condensed Matter Theory Research Group among Top 10 Authors Based on SCI Papers（Times／Article）

基于被引頻次最高的文章的主題分析以及《自然》《科學(xué)》研究主題的分析（文章題目的原始數(shù)據(jù)見補(bǔ)充材料），對(duì)4個(gè)機(jī)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域進(jìn)行分析（表13）?？梢钥吹?，伯克利凝聚態(tài)物質(zhì)物理和材料科學(xué)理論研究組在拓?fù)?、石墨烯、超?dǎo)體等領(lǐng)域進(jìn)行深入研究，MIT凝聚態(tài)物質(zhì)理論研究組在拓?fù)洹⑹?、量子霍爾效?yīng)、超導(dǎo)體等領(lǐng)域進(jìn)行了較為深入的研究，所取得的成果均具有較高的學(xué)術(shù)影響力。

表13 4個(gè)機(jī)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)研究領(lǐng)域——基于被引頻次、《科學(xué)》《自然》論文Tab．13 Outstanding Research Areas of the Four Institutions—Based on Cited Frequency and Publications from Science and Nature

3 啟示與建議

本文從機(jī)構(gòu)的組織結(jié)構(gòu)和產(chǎn)出能力、合作模式、資助機(jī)構(gòu)、學(xué)術(shù)影響力4個(gè)維度對(duì)比分析了凝聚態(tài)物理理論的4個(gè)重要研究機(jī)構(gòu)的競(jìng)爭(zhēng)力。

相比于選定的美國(guó)的3個(gè)機(jī)構(gòu)，選定的中國(guó)機(jī)構(gòu)具有核心科學(xué)家規(guī)模大、SCI論文數(shù)量多的特征，這與我國(guó)在該領(lǐng)域在世界范圍內(nèi)發(fā)表SCI論文數(shù)量多的特征一致。中國(guó)、美國(guó)的機(jī)構(gòu)的國(guó)際合作的國(guó)家不同。中國(guó)機(jī)構(gòu)合作發(fā)表論文的主要國(guó)家是美國(guó)、日本、德國(guó)。美國(guó)機(jī)構(gòu)合作發(fā)表論文的國(guó)家主要有中國(guó)、德國(guó)、以色列、加拿大。美國(guó)的3個(gè)機(jī)構(gòu)與世界著名院校之間實(shí)現(xiàn)了較為廣泛的合作，尤其是MIT凝聚態(tài)物質(zhì)理論研究組，與多個(gè)世界著名院校有著較多的合作。美國(guó)的資助機(jī)構(gòu)還表現(xiàn)出多元化的特征，除了美國(guó)兩家著名的基礎(chǔ)研究資助機(jī)構(gòu)——NSF、DOE之外，慈善基金、軍方的資助也是該領(lǐng)域美國(guó)這3個(gè)機(jī)構(gòu)論文產(chǎn)出的主要支撐力量。從人均SCI論文數(shù)量、機(jī)構(gòu)篇均被引次數(shù)的角度看，選定的中國(guó)機(jī)構(gòu)并不占有優(yōu)勢(shì)，這兩個(gè)指標(biāo)的數(shù)值均低于伯克利凝聚態(tài)物質(zhì)物理和材料科學(xué)理論研究組、MIT凝聚態(tài)物質(zhì)理論研究組的相應(yīng)數(shù)值。從《科學(xué)》《自然》上發(fā)表文章的主題所揭示的優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域看，我國(guó)的選定機(jī)構(gòu)在拓?fù)浜土孔友芯恐腥〉昧瞬糠指咚窖芯砍晒?，而伯克利凝聚態(tài)物質(zhì)物理和材料科學(xué)理論研究組、MIT凝聚態(tài)物質(zhì)理論研究組在拓?fù)?、超?dǎo)、石墨烯的領(lǐng)域取得了較為廣泛且深入的高水平研究成果。

基于上述情況，建議我國(guó)在凝聚態(tài)物理理論研究的領(lǐng)域，圍繞現(xiàn)有的在凝聚態(tài)物理理論領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)成果，拓展研究的深度和廣度?；谀蹜B(tài)物理理論研究在量子信息科學(xué)等領(lǐng)域的重要作用，推動(dòng)軍事資助機(jī)構(gòu)在凝聚態(tài)物理理論研究領(lǐng)域的投資。通過(guò)發(fā)展優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域等途徑提升核心科學(xué)家能力并繼續(xù)壯大發(fā)展研究隊(duì)伍。繼續(xù)拓寬國(guó)際合作的范圍，爭(zhēng)取能和更多國(guó)家、更多世界著名院校機(jī)構(gòu)開展交流、合作。

基于我國(guó)在超導(dǎo)、拓?fù)湮锢淼阮I(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，拓展研究的深度和廣度。高溫超導(dǎo)領(lǐng)域的挑戰(zhàn)在于機(jī)理研究，有待準(zhǔn)確判斷是電聲相互作用、電子與磁漲落的耦合、還是電子與其他元激發(fā)的相互作用導(dǎo)致了電子的超導(dǎo)配對(duì)[14]。在拓?fù)涑瑢?dǎo)體理論中，重要的遺留問(wèn)題之一是對(duì)拓?fù)渚w超導(dǎo)電性的完整理解——研究是否存在新的奇異的拓?fù)淝?、無(wú)序和相互作用對(duì)拓?fù)渚w超導(dǎo)體的影響、拓?fù)淞孔酉嘧兊萚15]。

推動(dòng)軍事資助機(jī)構(gòu)在凝聚態(tài)物理理論研究領(lǐng)域的投資。與原子分子物理學(xué)和光學(xué)物理、數(shù)學(xué)物理、計(jì)算及科學(xué)等學(xué)科一起，凝聚態(tài)物理可以通過(guò)推動(dòng)量子技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，提升并行計(jì)算、通信安全、高精度導(dǎo)航、抗干擾成像等能力[16]。建議軍事資助機(jī)構(gòu)明確各相關(guān)學(xué)科的基礎(chǔ)研究對(duì)量子技術(shù)的影響與推動(dòng)作用，對(duì)應(yīng)用研究與基礎(chǔ)研究、各學(xué)科基礎(chǔ)研究的資助比例進(jìn)行統(tǒng)籌，基于凝聚態(tài)物理理論研究對(duì)量子信息科學(xué)的影響規(guī)劃部署投資。凝聚態(tài)物理理論與量子信息科學(xué)密切相關(guān)的領(lǐng)域主要包含[17-18]：1）對(duì)相位相干性的理解。當(dāng)電子被限制在納米尺寸的結(jié)構(gòu)中時(shí)，電子波的相位相干性導(dǎo)致了電子新的行為。2）在各種各樣的固態(tài)系統(tǒng)中受控地產(chǎn)生兩個(gè)粒子和最終的多個(gè)粒子糾纏，理論探索描述不同形式的糾纏以及它們?cè)谂c各種類型的固態(tài)環(huán)境的相互作用中的停留時(shí)間。3）量子測(cè)量：非破壞性測(cè)量、構(gòu)造磁性半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行靈敏量子測(cè)量等。4）理解和抑制1／f噪聲現(xiàn)象。5）非阿貝爾物質(zhì)。

和更多國(guó)家、更多世界著名院校機(jī)構(gòu)開展交流、合作。通過(guò)深入研究?jī)?yōu)勢(shì)領(lǐng)域、積極參加或舉辦國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議、打造有影響力的國(guó)際會(huì)議等方式提升我國(guó)在該領(lǐng)域的科研影響力。與美國(guó)能源部國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、美國(guó)伯克利大學(xué)、美國(guó)MIT、加拿大Perimeter理論物理研究所、以色列理工大學(xué)等積極開展學(xué)術(shù)交流。

致謝：在論文研究撰寫過(guò)程中，中國(guó)科學(xué)院物理研究所翁紅明研究員對(duì)文稿提出了寶貴的意見和建議，特此致謝。