李隽

清华大学化学系教授

李隽，1992年毕业于中国科学院福建物质结构研究所物理化学专业，师从中国著名化学家卢嘉锡院士和量子化学家刘春万研究员，获理学博士学位。1993年起先后在德国西根大学、美国俄亥俄州立大学和美国西北太平洋国家实验室（PNNL）工作。2004年入选清华大学“百名人才引进计划”，被聘为化学系教授、博士生导师，同年受聘为教育部“长江学者”特聘教授，并于2005年获国家“杰出青年科学基金”资助。2010年入选为美国科学促进会会士（AAAS Fellow）、2020年入选中国化学会会士。

基本简介

李隽、1992年毕业于中国科学院福建物质结构研究所物理化学专业，师从中国著名化学家卢嘉锡院士和量子化学家刘春万研究员，获理学博士学位。毕业后留所担任助理研究员，并于1993年破格晋升为副研究员。

李隽教授长期在海外从事研究工作。1993年~1997年在德国西根大学和美国俄亥俄州立大学化学系从事博士后研究，师从德国量子化学家W. H. Eugen Schwarz教授和美国理论无机化学家Bruce E. Bursten教授；1997年~2001年在美国俄亥俄州立大学担任研究科学家（Research Scientist）；2001年取得美国西北太平洋国家实验室（PNNL）终身职位，担任高级研究科学家I（Senior Research Scientist I），后晋升为高级研究科学家II（Senior Research Scientist II）和资深科学家（Chief Scientist）。曾先后担任美国华盛顿州立大学和爱达荷大学化学系兼职教授。

2004年入选清华大学“百名人才引进计划”，被聘为化学系教授、博士生导师，受聘为教育部“长江学者”特聘教授，并于2005年获国家“杰出青年科学基金”资助。现任清华大学化学系理论化学中心主任。

在美国工作期间曾6次荣获PNNL Outstanding Performance Award，2010年入选为美国科学促进会会士（AAAS Fellow），2015年和2018年两次获清华大学“良师益友”荣誉称号，2018年获国家自然科学奖二等奖（排名第二），2019年获卢嘉锡优秀导师奖，2020年入选中国化学会会士。李隽教授开设的研究生《理论与计算化学》被评为清华大学精品课程。

2021年8月1日，位列2021年中国科学院院士增选初步候选人名单之中。

教育背景

陕西理工大学（原汉中师范学院），本科，1978-1982

河北师范大学，硕士，1985-1988

中国科学院福建物质结构研究所，博士，1988-1992

研究方向

李隽教授的主要研究领域为理论化学、计算催化化学和重元素相对论量子化学。他在单原子催化、镧系和锕系重元素化学、原子簇化学和能源材料科学等领域，开展了系统和深入的理论研究。

主要学术贡献（与实验科学家合作）包括：发现锕系元素与惰性气体的化学成键及元素周期表中最高氧化态和稀土元素+V氧化态；提出“单原子催化”（Single-Atom Catalysis）和“单团簇催化”（Single-Cluster Catalysis）的概念，发现纳米催化中“动态单原子催化“（DynamicSingle-Atom Catalysis）的作用；发现金-20纳米团簇的四面体结构及“硼墨烯”（borophene，类石墨烯）和“硼球烯”（borospherene，类富勒烯）等硼团簇的结构及其芳香稳定性，提出团簇“立方芳香性”（cubic aromaticity）概念等。

截止2020年7月，在SCI学术刊物上发表论文380余篇，其中120余篇论文发表于国际顶级刊物，包括Science 2篇，Proc. Natl. Acad. Sci. USA 4篇，Nature及其子刊37篇，Angew. Chem. Int. Ed. 36篇，J. Am. Chem. Soc. 36篇，Chem. Sci. 11篇，并应邀发表综述性论文20余篇。H-index 70+，论文总引用＞25000（基于google scholar）。一百余次在国内外高校及其它国际会议上作邀请报告或大会报告，二十余次组织和主持国际会议，并担任国际Computational and Theoretical Chemistry（Elsevier）杂志及ChineseJournal of Structural Chemistry杂志编辑及一些国内外专业杂志的编委。

学术成果

（一）理论催化研究（单原子催化、表面催化反应机理）

代表作一：单原子催化剂的发现

2011年，张涛、李隽和刘景月等合作发现表面负载的单原子Pt，Au，Ir等催化剂具有优异的催化活性，并提出了“单原子催化”（single-atomcatalysis，SAC）的新概念（Nature Chem. 2011，3，634−641），由此引发了国内外单原子催化研究的热潮。单原子催化已经成为多相催化的前沿，相关文章每年倍增。后来，这一概念被推广到“单团簇催化”（single-cluster catalysis，SCC），并用于低温合成氨及水汽变换催化剂的理论设计（J. Am. Chem. Soc. 2018，140，46；Nature Commun. 2018，9，1610；Angew. Chem. Int. Ed. 2020，59，12868）。2018年6月，李隽作为大会共同主席组织了第二届单原子催化国际会议，与会人数达数百人。

代表作二：动态单原子催化和纳米金催化尺寸效应研究

通过对负载型纳米金催化剂的从头算分子动力学模拟，李隽等发现了纳米催化过程中可能产生表面动态单原子的现象，由此提出了纳米材料中“动态单原子催化”（dynamic single-atomcatalysis，DSAC）的概念（J. Am. Chem. Soc. 2013，135，10673；Nature Commun. 2015，6，6511）。随后与实验科学家合作证明了这一理论预测，并解释了金纳米催化中显著的尺寸效应（Proc. Natl. Acad. Sci. USA. ，2018，115，7700）。

代表作三：氢转移缔合机理在O2和N2活化中的关键作用

氧气（O2）活化在催化和生物氧化反应中至关重要，李隽等发现催化剂表面上通过攫氢反应（hydrogen abstraction）形成OOH的缔合机理，可以很容易地活化O2，这一机理在热催化、电催化、光催化和生物催化中均具有重要意义（Nano Res. 2011，4，131；WIREs Comput. Mol. Sci. 2016，6，679）；在此基础上，进一步发现氮气（N2）通过攫氢反应形成NNH的缔合机理，在N2活化及低温合成氨催化剂的设计中具有关键性的作用（J. Am. Chem. Soc. 2018，140，46；Nature Commun. 2018，9，1610；Nature Catal. 2019，2，1078）。

（二）理论锕系化学（重元素化学键理论、光谱学）

代表作四：CUO等锕系分子与稀有气体的化学成键

通过高等相对论量子化学理论研究结合红外光谱实验，首次证明锕系分子CUO和UO2等可以和稀有气体元素（Ar，Kr，Xe）形成弱化学键（Science 2002，295，2242；J. Am. Chem. Soc. 2004，126，3424）。自此催生了一系列对重元素在惰性气体环境下基质隔离分子、星际化学惰性气体物种和光谱性质的新解释。

代表作五：相对论效应改变化学键的周期律

通过相对论量子化学研究，发现由于显著的相对论效应，超重元素化合物中化学键的周期律发生了改变，如 Cr2，Mo2，W2均具有六重化学键，但相对论效应导致Sg2只能具有四重键。因此，由非相对论量子力学预测的化学成键规律及周期律在重元素化合物中发生了显著变化（J. Am. Chem. Soc. 2016，138，1126；Inorg. Chem. 2018，57，5499）。

代表作六：镧系锕系化学中的多自由基成键（MRB）

Lewis电子对模型一百多年来在化学中发挥了重要的作用，但相邻原子上的两个单电子倾向于形成电子对共价键的简单图像在镧系锕系化学中遇到了挑战。通过相对论量子化学研究和光谱实验，证明重元素化合物中存在多自由基成键（multi-radicalbonding）方式，传统的Lewis电子对模型在重元素化学中可能失效（J. Am. Chem. Soc. 2014，136，1427；Angew. Chem. Int. Ed. 2007，46，9045）。

代表作七：镧系锕系元素最高价氧化态分析

元素的氧化态是化学中最基本的概念之一。通过理论研究及与周鸣飞合作，发现周期表中元素在化学条件下能达到的最高氧化态为+IX（Angew. Chem. Int. Ed. 2018，57，3242），稀土最高氧化态为+V（Angew. Chem. Int. Ed. 2016，55，6896），并揭示了锕系氧化态变化的系统规律（Inorg. Chem. 2013，52，14237；Pure Appl. Chem. 2019，91，1969），推动了对氧化态及元素周期律的新认识。

代表作八：主族元素四重键理论

由于原子轨道杂化，教科书中主族元素（如Be~F）能够形成的最高化学键级是三重键（如在乙炔和氮气中）。通过量子化学理论研究，李隽等首次提出了C原子在CUO等分子中可以形成四重键，即C≣U=O（Chem. Sci. 2012，3，2786）；这一发现后来被推广到了B原子的化合物B≣U=O-（Sci. China Chem. 2014，57，426）和B≣Fe（CO）3-化合物（NatureCommun. 2019，10，4713）。这些理论研究结果丰富了主族元素化学键理论。

（三）团簇物理化学（金团簇、硼团簇、芳香性理论）

代表作九：发现稳定的金字塔型 Au20团簇

与王来生合作，发现了具有Td对称性的金字塔型Au20团簇，它高度稳定，作为一个罕见的“幻数”团簇具有比C60分子更大的 HOMO-LUMO能隙（Science2003，299，864）。Au20团簇的发现是金团簇及其催化性质研究的重要进展，促进了近十多年金团簇化学及其催化和电子器件性质的研究。

代表作十：发现全硼类石墨烯和类富勒烯团簇

与王来生合作，发现了高度对称的、含有六元环孔的D6h B-36平面型团簇，以此为根据提出了“硼墨烯（borophene）”的概念（NatureCommun. 2014，5，3113），硼墨烯一年后被实验合成。此外，与王来生、李思殿等合作，发现了B-40团簇的具有D2d对称性的笼状结构（NatureChem. 2014，6，727），这是首次在硼团簇中发现类似C60富勒烯的笼状结构，被命名为“硼球烯（borospherene）”。

代表作十一：“立方芳香性”概念及其簇合物

与赵斌合作，发现一价的Zn（I）和Mn（I）等金属可以形成稳定的M8立方团簇，提出了“立方芳香性”的概念及其6n+2电子计数规则（Nature Commun. 2015，6，6331；Angew. Chem. Int. Ed. 2015，54，11681）。这一概念最近被推广于一类重要的新型M13O8（M=Fe，Co，Ni）团簇（Natl. Sci. Rev. 2020）。低氧化态的其他金属的立方芳香性化合物也相继被合成出来，以这些稳定的罕见氧化态金属簇合物作为功能单元所构成的材料，在磁性和信息存储方面可能具有潜在的应用。

代表作十二：TGMin 全局最优结构搜索程序的开发

通过计算化学手段搜索团簇的最稳定结构对团簇科学的发展十分重要。由于N个原子的团簇就有3N – 6个自由度，其异构体的数目呈指数增加。李隽等采用化学性质与PSO（Particle Swarm Optimization）和Basin-Hopping方法相结合，开发了全局最优结构搜索程序TGMin （Tsinghua Global Minimum），已经成功应用于硼团簇、过渡金属团簇、稀土团簇、水团簇及表面负载团簇等各种情况下的最优结构搜索（Nano Res. 2017，10，3407；J. Comp. Chem. 2019，40，1105）。

发表论文

最新论文及全部代表作可在李隽教授课题组网页查询

十篇代表性论文：

1. J. Li，X. Li，H. -J. Zhai，L. -S. Wang，“Au20：a Tetrahedral Cluster”，Science，2003，299（5608），864–867，（Highlighted by C&EN and other media），DOI：10. 1126/science. 1079879

2. J. Li，B. E. Bursten，B. -Y. Liang，L. Andrews，“Noble Gas-Actinide Compounds：Complexation of the CUO Molecule by Ar，Kr，and XeAtoms in Noble Gas Matrices”，Science，2002，295（5563），2242 -2245，（Highlighted by C&EN and many other media），DOI：10. 1126/science. 1069342

3. Y. He，J. -C. Liu，L. Luo，Y. -G. Wang，J. Zhu，Y. Du，J. Li，S. X. Mao，C. Wang，“Size-Dependent Dynamic Structures of Supported Gold Nanoparticles in COOxidation Reaction Condition”，Proc. Natl. Acad. Sci. USA. ，2018，115（30），7700-7705，DOI：10. 1073/pnas. 18002621

4. W. -L. Li，T. -T. Chen，D. -H. Xing，X. Chen，J. Li，L. -S. Wang，“Observation of Highly Stable and Symmetric Lanthanide Octa-Boron InverseSandwich Complexes”，Proc. Natl. Acad. Sci. USA. ，2018，115（30），E6972-E6977，DOI：10. 1073/pnas. 1806476115

5. J. T. Lyon，H. -S. Hu，L. Andrews，J. Li，“Formation of UnprecedentedActinide≡CarbonTriple Bonds in UraniumMethylidene Complexes”，Proc. Natl. Acad. Sci. USA. ，2007，104（48），18919−18924，（Highlighted by Nature and Sci. China），DOI：10. 1073/pnas. 0707035104

6. H. H. Duan，J. -C. Liu，X. -L. Ma，J. Dong，X. Zheng，J. Zheng，C. S. Allen，M. Danaie，Y. -K. Peng，T. Issariyakul，D. Chen，A. I. Kirkland，J. -C. Buffet，J. Li，S. C. E. Tsang，D. O’Hare，“Molecular Nitrogen Promotes Catalytic Hydrodeoxygenation”，NatureCatal. ，2019，2，1078-1087，DOI：10. 1038/s41929-019-0368-6

7. P. Cui，H. -S. Hu，B. Zhao，J. T. Miller，P. Cheng，J. Li，“AMulticentre-Bonded [Zn]8 Cluster with Cubic Aromaticity”，NatureCommun. ，2015，6，6331，DOI：10. 1038/ncomms7331，（Highlighterby Chemistry World RSC）

8. H. -J. Zhai，Y. -F. Zhao，W. -L. Li，Q. Chen，H. Bai，H. -S. Hu，Z. A. Piazza，W. -J. Tian，H. -G. Lu，Y. -B. Wu，Y. -W. Mu，G. -F. Wei，Z. -P. Liu，J. Li，S. -D. Li，L. -S. Wang，“Observation of an All-Boron Fullerene”，Nature Chem. ，2014，6（8），727-731，DOI：10. 1038/nchem. 1999

9. B. -T. Qiao，A. -Q. Wang，X. -F. Yang，L. F. Allard，Z. Jiang，Y. -T. Cui，J. -Y. Liu，J. Li，T. Zhang，“Single-Atom Catalysis of CO Oxidation Using Pt1/FeOx”，NatureChem. ，2011，3（8），634−641，DOI：10. 1038/nchem. 1095

10. Y. -L. Wang，H. -S. Hu，W. -L. Li，F. Wei，J. Li，“Relativistic Effects Break Periodicity in Group 6 DiatomicMolecules”，J. Am. Chem. Soc. ，2016，138（4），1126-1129，DOI：10. 1021/jacs. 5b11793

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