曹安源

博士、特聘研究员


北京大学工学院材料科学与工程系系主任、博士生导师


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曹安源

教育与职业经历:

2013-至今,  北京大学材料科学与工程系,主任
2009-至今,  北京大学材料科学与工程系,特聘研究员
2005-2008年,美国夏威夷大学机械工程系,助理教授
2002-2005年,美国任斯里尔大学材料系,博士后
1996-2001年,清华大学机械工程系,获博士学位
1991-1996年,清华大学机械工程系,获学士学位

 

科研教学工作简介:

从事纳米科技及应用研究,包括纳米电子及光伏器件、大规模组装、新能源材料、环境材料等方面。合成各种高性能的纳米材料并探索在新能源和环境保护方面的实际应用。制取具有优异光电、力学性能的一维纳米材料及其宏观体结构,如薄膜、纺丝及织构等。开发基于碳纳米管和其它半导体纳米材料的薄膜型太阳能电池,提高能量转换效率同时降低制造成本,使太阳能电池这种清洁能源在不远的将来走进千家万户。开发基于碳纳米结构的超轻、多孔材料,用于吸附水中的有机物和重金属污染物,清洁水面的油类漂浮物,为社会提供清洁的水资源。开发基于纳米材料的集成微电子器件,如计算机电路的基本单元(三极管)以及可探测有毒气体、病毒、其它危险物等的微型传感器等。
从事先进材料、纳米科技及工程力学方面的教学工作。包括材料的基本结构、光电及力学的基本性能、合成方法及在各个领域的潜在应用。纳米科技的发展、当前的研究热点、在现代科学技术发展中的角色和推动作用。固体工程材料的弹性力学、热力学等基本理论。

 

主要科研成就:

从事纳米科技与应用研究,在纳米材料的可控合成、微电子器件、能源及环保应用方面取得了显著成果。在国际期刊上发表了40余篇学术论文,包括Science, Nature Materials, Nature Nanotechnology, Nano Letters, Advanced Materials等。研究工作被包括BBC, Der Spiegel, Science News, Chemical & Engineering News等欧洲和美国媒体报道。在夏威夷大学任教期间,领导两个美国自然科学基金项目(总计72万美元),与哈佛大学、麻省理工学院开展了项目合作。是夏威夷大学机械系第一个获得美国NSF Career Award的教员。在多个国际材料学术论坛及知名大学做过特邀报告。担任过美国自然科学基金委的项目评委,以及几十个相关领域国际期刊的评审专家。获得多个国际及国内科研奖项。2009年放弃了夏威夷大学的终身职位及优厚待遇,以特聘教授加入北京大学,立志为祖国的科学发展和人才培养作出贡献。

 

获得荣誉:

1.    2013年国家杰出青年科学基金获得者
2.    2011年教育部新世纪优秀人才
3     2008年美国自然科学基金委 NSF CAREER Award
4.    2008年美国夏威夷大学工学院特别荣誉(Honor of the College of Engineering)
5.    2007年吉尼斯世界纪录“世界上最小的碳纳米管刷”(The Smallest Nanotube Brush)
6.    2006年中国自然科学奖二等奖“碳纳米管宏观体的研究”
7.    2005年中国教育部自然科学奖一等奖“碳纳米管宏观体的研究”
8.    2004年全国百篇优秀博士论文“定向碳纳米管薄膜的生长应用研究”
9.    2005年英国BBC节目“Science and Action”现场采访报道“碳纳米刷”
10.   2005年英国BBC科技新闻专题报道“Brush Up your Nanotechnology”
11.   2005年Nature杂志年度画廊最佳照片“Little Sweep”
12.   2007年Nature Nanotechnology杂志专题评述“When Nanotechnology Meets Bubbleology”
13.   2005年夏威夷大学特别报道“UH Professors Stretch the Limit of Carbon Nanotubes”

 

近期发表的学术论文:

1. Zeng, Z. P.; Gui, X. C.; Lin, Z. Q.; Zhang, L. H.; Jia, Y.; Cao, A. Y.*; Zhu, Y.; Xiang, R.; Wu, T. Z.; Tang, Z. K., Carbon nanotube sponge-array tandem composites with extended energy absorption range. Adv. Mater. 2013, 25, (8), 1185-1191.
2. Li,Y.; Shang, Y.; He, X.; Peng, Q., Du, S.; Shi, E.; Wu, S.; Li, Z.; Li, P.; Cao, A.*, Overtwisted, Resolvable Carbon Nanotube Yarn Entanglement as Strain Sensors and Rotational Actuators, ACS Nano 2013, doi/nn403400c.
3. Liu, Z.; Zou, R.; Gui, X,; Chen, R.; Lin, J.; Shang, Y.; Cao, A.*, Tailoring Carbon Nanotube Density for Modulating Electro-to-Heat Conversion in Phase Change Composites,  Nano letters 2013, doi/nl401097d. 
4. Shi, E. Z.; Zhang, L. H.; Li, Z.; Li, P. X.; Shang, Y. Y.; Jia, Y.; Wei, J. Q.; Wang, K. L.; Zhu, H. W.; Wu, D. H.; Zhang, S.;Cao, A. Y.*, TiO2-coated carbon nanotube-silicon solar cells with efficiency of 15%. Scientific Reports 2012, 2, 884. 
5. Shi, E. Z.; Nie, J. Q.; Qin, X. J.; Li, Z. J.; Zhang, L. H.; Li, Z.; Li, P. X.; Jia, Y.; Ji, C. Y.; Wei, J. Q.; Wang, K. L.; Zhu, H. W.; Wu, D. H.; Li, Y.; Fang, Y.; Qian, W. Z.; Wei, F.; Cao, A. Y.*, Nanobelt-carbon nanotube cross-junction solar cells. Energy Environ. Sci. 2012, 5, (3), 6119-6125.
6. Shang, Y. Y.; He, X. D.; Li, Y. B.; Zhang, L. H.; Li, Z.; Ji, C. Y.; Shi, E. Z.; Li, P. X.; Zhu, K.; Peng, Q. Y.; Wang, C.; Zhang, X. J.; Wang, R. G.; Wei, J. Q.; Wang, K. L.; Zhu, H. W.; Wu, D. H.; Cao, A. Y.*, Super-Stretchable Spring-Like Carbon Nanotube Ropes. Adv. Mater. 2012, 24, (21), 2896-2900.
7. Zhang, S.; Ji, C.; Bian, Z.; Yu, P.; Zhang, L. H.; Liu, D.; Shi, E.; Shang, Y.; Peng, H.; Cheng, Q.; Wang, D.; Huang, C.; Cao, A.*, Porous, platinum nanoparticle-adsorbed carbon nanotube yarns for efficient fiber solar cells. ACS Nano 2012, 6, (8), 7191-7198.
8.  Hu, L. B.; Wu, H.; Gao, Y. F.; Cao, A. Y.*; Li, H. B.; McDough, J.; Xie, X.; Zhou, M.; Cui, Y., Silicon-Carbon Nanotube Coaxial Sponge as Li-Ion Anodes with High Areal Capacity. Adv. Energe Mater 2012, 1, (4), 523-527.
9. Zhang, S.; Ji, C. Y.; Bian, Z. Q.; Liu, R. H.; Xia, X. Y.; Yun, D. Q.; Zhang, L. H.; Huang, C. H.; Cao, A. Y.*, Single-Wire Dye-Sensitized Solar Cells Wrapped by Carbon Nanotube Film Electrodes. Nano Letters 2011, 11, (8), 3383-3387.
10. Li, H. B.; Gui, X. C.; Zhang, L. H.; Ji, C. Y.; Zhang, Y. C.; Sun, P. Z.; Wei, J. Q.; Wang, K. L.; Zhu, H. W.; Wu, D. H.;Cao, A. Y.*, Enhanced Transport of Nanoparticles Across a Porous Nanotube Sponge. Adv. Funct. Mater. 2011, 21, (18), 3439-3445.
11. Zhang, L. H.; Jia, Y.; Wang, S. S.; Li, Z.; Ji, C. Y.; Wei, J. Q.; Zhu, H. W.; Wang, K. L.; Wu, D. H.; Shi, E. Z.; Fang, Y.;Cao, A. Y.*, Carbon Nanotube and CdSe Nanobelt Schottky Junction Solar Cells. Nano Letters 2010, 10, (9), 3583-3589.
12. Gui, X. C.; Wei, J. Q.; Wang, K. L.; Cao, A. Y.*; Zhu, H. W.; Jia, Y.; Shu, Q. K.; Wu, D. H.*, Carbon Nanotube Sponges.Adv. Mater. 2010, 22, (5), 617-621.
13. Gui, X. C.; Cao, A. Y.*; Wei, J. Q.; Li, H. B.; Jia, Y.; Li, Z.; Fan, L. L.; Wang, K. L.; Zhu, H. W.; Wu, D. H.*, Soft, Highly Conductive Nanotube Sponges and Composites with Controlled Compressibility. ACS Nano 2010, 4, (4), 2320-2326. 

 

早期发表的学术论文:

1.  Jia Y, Wei JQ, Wang KL, Cao A*, Shu Q, Gui X, Zhu Y, Zhuang D, Zhang G, Ma B, Wang L, Liu W, Wang Z, Luo J, Wu D. “Nanotube-silicon heterojunction solar cells” Advanced Materials 20, 4594-4598 (2008).
2.  Xiang R, Luo G, Qian W, Zhang Q, Wang Y, Wei F, Li R, Cao A*. “Encapsulation, compensation, and substitution of catalyst particles during continuous growth of carbon nanotubes” Advanced Materials 19, 2360-2363 (2007).
3.  Wei J, Jia Y, Shu Q, Gu Z, Wang K, Zhuang D, Zhang G, Wang Z, Luo J, Cao A*, Wu D. “Double-walled carbon nanotube solar cells” Nano Letters  7, 2317-2321 (2007).
4.   Yu G, Cao A*, Lieber CM. “Large area blown bubble films of aligned nanowires and carbon nanotubes” Nature Nanotechnology 2, 372-377 (2007). 
5.   Veedu V, Cao A, Li X, Ma K, Soldano C, Kar S, Ajayan PM, Ghasemi-Nejhad MN. “Multifunctional composites using reinforced laminae with carbon-nanotube forests,” Nature Materials 5, 457-462 (2006).
6.  Cao A, Dickrell PL, Sawyer WG, Ghasemi-Nejhad MN, Ajayan PM. “Super-compressible foam-like carbon nanotube films”Science 310, 1307-1310 (2005).
7.  Cao A, Veedu V, Li X, Yao Z, Nejhad M, Ajayan PM. “Multifunctional brushes made from carbon nanotubes” Nature Materials 4, 540-545 (2005).
8.  Li X, Cao A, Jung YJ, Vajtai R, Ajayan PM. “Bottom-up growth of carbon nanotube multilayers: unprecedented growth”Nano Letters 5, 1997-2000 (2005).
9.  Cao A, Talapatra S, Choi Y, Vajtai R, Ajayan PM, Filin A, Persans P, Rubio A. “Recovered band-gap absorption of single-walled carbon nanotubes in acetone and alcohols” Adv. Mater. 17, 147-150 (2005). 
10.  Cao A, Meng G, Ajayan PM. “Nanobelt-templated growth of carbon nanotube rows” Adv. Mater. 16 (1): 40-44 (2004). 
11.  Cao A, Baskaran R, Frederick MJ, Turner K, Ajayan PM, Ramanath G. “Direction-selective and length-tunable in-plane growth of carbon nanotubes” Adv. Mater. 15 (13): 1105-1109 (2003).