高鹏
个人简介
高鹏，北京大学博雅特聘教授，国家杰出青年基金获得者，国家重点研发计划首席科学家。获得中国科学技术大学物理学学士、中国科学院物理研究所凝聚态物理学博士学位， 曾在美国密歇根大学、美国布鲁克海文国家实验室、日本东京大学从事研究工作。历任北京大学助理教授、长聘副教授、教授。从事原子尺度界面科学研究，主要研究兴趣是利用快电子散射等成像与谱学技术来揭示界面与低维材料的原子结构、电子态、声子模式等，通过揭示原子尺度新奇物理现象，探索支撑颠覆性技术突破的物理基础与应用路径。发表研究论文300+篇，含十多篇Nature/Science等。多次入选科睿唯安高被引科学家、爱思维尔高被引科学家、全球前2%顶尖科学家等，h因子90+。部分研究成果入选中国半导体十大研究进展、中国光学十大进展、中国电子科技十大进展、中国十大科技进展新闻条目等。指导的学生多人次荣获北京市优秀毕业生、北京市普通高校优秀本科毕业设计、北京大学优秀毕业生、北京大学优秀博士学位论文等荣誉称号。
联系方式
办公室：物理楼西546；综合科研楼124
电子邮件：pgao[at]pku.edu.cn
课题组主页：http://faculty.pku.edu.cn/gaopeng
研究领域
凝聚态物理，材料科学，电子显微学，界面科学，纳米科技。
研究课题
1. 界面晶格动力学的实验探测与相关物性研究
2. 量子材料元激发的纳米尺度表征
3. 轻元素材料的结构与物性关联研究
4. 电子散射物理
招生招聘
拟每年招收博士生1-2名；欢迎本科生、博士后、联合培养学生的加入；
具体细节请查看研究组主页email咨询p-gao[at]pku.edu.cn。
近期代表性成果
基于快电子散射的电子显微镜集成像与谱学测量功能于一体，已成为自然科学研究领域不可或缺的核心工具。尽管其成像功能已得到广泛应用，但谱学功能（尤其是电子能量损失谱，EELS）的普及度远不及成像。这一现状很大程度上源于历史上 EELS 的能量分辨率显著落后于传统光学光谱及大科学装置的谱学技术。为推动国内电镜电子能量损失谱学技术的发展，本人回国后建设了亚洲首台亚 5meV 能量分辨电子显微镜平台，并探索了其在凝聚态物理和纳米科学中的一些典型应用，如纳米及埃米尺度声子物理的实验研究等。
声子作为描述原子振动的量子化准粒子，其理论基础可追溯至20世纪初量子晶格振动研究，如1907年爱因斯坦模型。而1912年M. Born与T. von Karman提出的声子色散关系（能量-动量函数）则奠定了其数学表征基础，该关系于1955年由B.N. Brockhouse通过大单晶的中子衍射实验验证。然而，在表界面科学与纳米科学领域，纳米尺度声子色散的直接测量一直未能实现。该测量需要同时具备高空间分辨率和高动量分辨率，但受限于量子力学测不准原理——空间与动量的精确测量存在固有矛盾，导致传统技术如中子衍射等无法实现纳米尺度的色散表征。我们基于电子显微镜的快电子非弹性散射创新性提出四维电子能量损失谱技术（4D-EELS），将声子色散测量的空间分辨率推进到了纳米量级，为声子研究提供了关键工具。也据此取得一些研究进展：1.界面声子模式的实验突破：在纳米分辨率下绘制单个异质结界面的声子色散分布图，首次测定界面声子的色散关系（Nature 2021, 599, 399），验证了界面晶格动力学理论的正确性。2.亚纳米热输运可视化创新：实现了亚纳米分辨下界面热成像及声子输运的可视化，并提出全新的界面热阻测量方法（Nature 2025, 642，941），为纳米尺度热现象研究打造了新工具。3.纳米材料声子探测技术革新：4D-EELS技术也解决了单个纳米结构的声子色散测量难题（Nature Communications 2021, 12, 1179），为探究纳米材料声子相关物性提供了高效手段，如揭示硅纳米线中应力梯度可引发声子谱展宽，进而抑制热传导，为热传导调控开辟新路径（Nature 2024, 629, 1021）。4.声子极化激元的创新探测：拓展4D-EELS方法用于探测"黄方程"中的声子极化激元，突破传统光学手段无法激发大动量声子极化激元的限制（Nature Materials 2021, 20, 43；Science Advances 2025, 11, eady7316)。
诺贝尔物理学奖得主 P. W. Anderson 提出的 “More is different”，是凝聚态物理领域的核心科学范式。在多体相互作用下，复杂体系可演生出完全迥异于单一组分的新奇宏观量子物性，而这类演生物理行为的核心载体，正是以元激发与准粒子为代表的集体激发模式，如库珀对、声子极化激元、等离激元、磁振子等，它们是承载材料核心量子物性的关键。而基于快电子散射的谱学技术能够实现纳米至埃米尺度元激发的精准探测与定量解析，尤其是其空间分辨的色散关系的测量，是深入理解多体演生规律、揭示材料热学、电学、光学等本征量子物性的核心途径，对凝聚态物理基础研究具有不可替代的关键意义，同时也为热管理材料、超导器件、纳米光子器件等先进功能体系的研发与设计提供了革命性实验机遇。