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汤定元
发布日期:2015-12-15 来源:九三学社中央宣传部
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汤定元(1920年5月12日—),出生于江苏省金坛县。物理学家。1991年当选为中国科学院学部委员(院士)。1957年加入九三学社。九三学社第八届中央委员会委员,第十一届中央委员会顾问。

汤定元的父亲是乡村私塾先生,对他进行了启蒙教育。1930年秋,汤定元进县城读小学五年级。仅读了一年,因遇上特大洪水,农村颗粒无收,失学在家。1932年春,汤定元到县城读中学,初中毕业后,考进无锡师范学校。在无锡师范读了两年,抗日战争爆发,他与同学靠沿路“求乞”步行到武汉,住进难民收容所。1938年4月,被国民党教育部收留,分到国立四川中学师范部继续学习。仅读了三个月,1938年7月就从师范部毕业,留在学校等待分配。而后他考入重庆中央大学物理系。1942年毕业,留校任助教。他和刚回国的赵广增一起,进行气体放电研究。经过一年多的潜心研究,终于完成了气体放电中电子温度分布的测量工作。汤定元的名字第一次出现在美国《物理评论》(1945)上。

1948年,汤定元通过考试公费留学美国,先入明尼苏达大学,后转入芝加哥大学物理系,1950年获芝加哥大学物理硕士学位。

在芝加哥大学学习期间,他同时也在学校高压物理实验室工作,在AWLawson教授指导下研究高压相变。他以金属铍(Be)做高压容器,研究X—射线通过铍容器摄取高压下样品的粉末衍射像。汤定元在工作中发现:金属铈(Ce)的晶体结构在高压(约大于12千巴)下仍保持大气压下的面心立方,但体积突变165%。在原子周期表中,铈是镧系稀土类元素中第一个有4f态的元素,压力的作用可解释成4f电子被“挤入”内部的空5d态——一种新颖相变!这一成果立即得到有关方面的重视,包括两位诺贝尔奖金获得者PWBridgman和LPauling的重视。

之后,他又研制成金刚石高压容器,得到25千巴的压力。这个金刚石高压容器现已发展成为国际上高压物理研究室中的重要仪器,耐高压可超过1000千巴。

汤定元取得硕士学位之后,继续做博士论文工作,研究方向是利用这个新的高压容器研究碳酸钙(CaCO3)的相变,这对地质学有重要意义。1950年底,朝鲜战争爆发,汤定元越发想念祖国,他经常想,论文做完又有什么意义呢?博士学位对我有什么用呢?不如早日回国,参加祖国的建设事业。经过两个多月的考虑,他决定放弃学位,1951年6月初,他怀着满腔报国的热情,回到日夜思念的祖国。

汤定元回国后,先后在中国科学院应用物理研究所(1958年改名为物理研究所)、半导体研究室、上海技术物理研究所工作,1962年任研究员。他历任上海技术物理所所长,红外物理国家重点实验室学术委员会委员。

1956年下半年,汤定元在物理研究所半导体研究室进行锗的区域提纯,并对锗光电导光谱分布做测量研究,用表面复合速度定量地解释锗光导光谱分布的形状,提出了研究表面复合速度的方法,并用实验证明实表面复合在光电过程中的重要作用。1957年,在民主德国召开的国际固体物理会议上,他宣读了研究成果,引起很大反响。

汤定元在我国开创了窄禁带半导体分支学科。1978年后,汤定元预计到碲镉汞红外探测器在今后红外技术发展中的重要性,在上海技术物理所带领一个科研群体,对碲镉汞晶体材料、器件及物理性能进行了全面系统的研究,在国内外发表了100多篇学术论文,涉及碲镉汞半导体的能带参数、光学常数、杂质缺陷、材料物理和器件物理等诸多方面。其中有16项成果被收入国际权威的科学手册LandoltBoernstein:NumericalDataandFunctionalRelationshipinScienceandTechnologyⅢ/41B卷中(德国Springer出版社1999年版)。

从1958年12月起,汤定元带领科技人员从事硫化铅红外探测器的研制工作,经过艰苦努力,研制出性能优良的硫化铅红外探测器,同时建立起一套测试设备,包括黑体响应率、噪声频谱、光谱响应等。这套测试系统后来成为国内建立红外探测器实验室的样板。在此期间,汤定元等还编译出版了《红外光电探测器及其材料》一书,为中国红外技术进一步发展打下了良好基础。

汤定元开创和参与多种器件的研究,包括太阳能电池、温差电制冷器、硅PIN结粒子计数器、硫化铅红外探测器、热敏电阻红外探测器、锑化铟、锗掺汞和碲镉汞红外探测器,以及红外焦平面列阵红外探测器。这些器件先后用于各种军工、科研设备,以及航天航空遥感系统,为我国“两弹一星”的研制做出了突出贡献。

汤定元十分重视科普教育,他认为科学研究与普及教育,是一个国家科学发展的双翼。他认为,把科学成就告诉普通老百姓是科学家应尽的责任。早在20世纪五六十年代,他就写了不少科普文章。在他的科普文章中,《天坛中几个建筑物的声学问题》一文在社会上产生了很大影响。汤定元对天坛公园中回音壁、三音石、圜丘声学现象的形成机理提出了科学假说,从科学上解释了400多年来人们迷惑不解的天坛奇异声学问题。此文为《中国古代科学成就》和《中国科学技术史稿》等书详细引用。他在这篇科普文章中的科学假说,于1995年被国家自然科学基金项目详细测量所证实。

“文革”结束后,科学的春天来了。汤定元组织编写了一本《红外技术——基础与应用》的科学普及读物,发行了近5万本。1985年后,他参加红外辐射加热技术研讨会,了解到这一重要的节能技术在我国发展中所遇到的一些问题,就决定写一本《红外辐射加热技术》的科普读物,阐明辐射加热的基本原理。汤定元认为,直接从事这项工作的工人及技术人员,如能理解辐射加热的实质内容,就能发挥出主动性和创造性,就能为国家更有效地节约能源。

汤定元认为,对于科学事业的发展,始终应当持孜孜以求的态度,不能有丝毫懈怠。科学工作者应当有三部曲:第一是实践,从实践接触研究对象的本质;第二是理论总结,阅读文献,借鉴他人的经验,丰富自己的理论;第三是孕育新知识,促使新成果的产生。科学事业犹如波澜壮阔的大江,后浪推前浪,个人只是苍海中之一粟。

主要论著

1Tang Dingyuan,AWLawson,Concerning the High Pressure Allotropic Modification of Cerium,PhysRev,1949,76(301).

2Tang Dingyuan,AWLawson,A Diamond Bomb for Obtaining Powder Picture at High Pressure,RevScientInstr,1950,21(815).

3汤定元,天坛中几个建筑物的声学问题,科学通报,1953,2(50)。

4汤定元,表面复合速度对于锗的光电导光谱分布的影响,物理学报,1957,13(421); Scientia Sinica,1958,7(165)。

5汤定元、黄启圣,锑化铟中载流子的复合过程,物理学报,1965,21(1038)。

6汤定元、沈杰,Hg080Cd020Te在液线温度的汞汽压,科学通报,1981,26(593)。

7Tang Dingyuan,Chu Junhao,On the Energy Gap Versus,Alloy Composition and Temperature in Hg1-xCdx Te,ApplPbysLett,1983,43(1964).

8汤定元、褚君浩等,非抛物型能带半导体Hg1-x Cdx Te的本征载流子浓度,红外研究, 1983,2。

9Tang Dingyuan,Research on IR Physics in China,Infrared Physics,1985,25 (3).

10Tang Dingyuan,Zheng Guozhen,Acceptor Levels in Zerogap Hg1-x Cdx Te Crystals,Chinese PhysLett,1986,3(425).

11汤定元、郑国珍,nHg1-x Cdx Te的Shubnikovde Heas 振荡,物理学报,1987, 36(114)。

12汤定元、郑国珍等,零禁带,Hg1-xCdx Te受主杂质带导电,中国科学(A辑),1987, 6(606)。

13Tang Dingyuan,Zheng Guozhen,Longitudinal Magnetophonon Resonance in nHg1-xCdx TeChinese Jof Infrared Research,1987,6B(33).

14Tang Dingyuan,Yu Zhenzhong,Optical Absorption in Low Ptype Hg080Cd020Te Alloys,SPIE1987,797(171).

15汤定元、林和,窄禁带半导体的PN结的间接隧道电容,半导体学报,1988,9(48)。

16汤定元、童斐明等,Hg1-x Cdx Te MIS器件的(1)CV特性和(2)GV特性,红外研究, 1988,7(89);1989,8(401)。

17汤定元、郑国珍等,L3He温度下Hg1-xCdx Te的量子输运特性,红外研究,1989,8(139) 。

18汤定元,Hg1-x Cdx Te三元半导体的研究,中国科学院上海技术物理研究所三十周年纪 念论文集(上),1989。

19汤定元,光电器件概论,上海科学技术文献出版社,1989(集体写作)。

20汤定元,窄禁带半导体红外探测器,半导体研究与进展,科学出版社,1991(与童斐明合 作)。