研究

助理教授
纽约大学博士
电子邮件:cholis@www.zhongqiwg.com
电话:(248)370-3417
办公室:汉娜大厅中心174号
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研究兴趣

我的工作主要集中在理论高能天体物理学和天体粒子物理学，重点是间接暗物质搜索。这些领域的许多问题都是天体物理学、宇宙学和粒子物理学的交叉。我主要专注于星系和河外天体物理学，宇宙射线，伽马射线，中微子和引力波。

特聘教授
纽约大学博士
电子邮件:chopp@neuro.hfh.edu
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主要研究方向:

• 中风的发展与治疗
• MRI在生物医学领域的应用

Chopp教授继续领导亨利福特医院(HFH)一个杰出的研究小组。肖普教授是国际公认的中风发展和治疗专家，是世界卫生组织邀请的一个小型国际科学家小组之一，讨论如何最好地研究和治疗这种疾病。

为了支持他的研究，Chopp教授从NIH获得了HFH的主要资助。欧州大学的博士生中有相当一部分在他的实验室工作。Chopp教授的研究重点是中风治疗方法的开发。他的目标是挽救受影响的脑组织。他和他的团队最近发现了中风后脑细胞的新死亡途径。中风发作后，脑细胞会自我毁灭，这是细胞程序性死亡的一种形式。这种自杀的过程是由基因改变决定的。

他们已经确定了促进这种形式的细胞死亡的蛋白质和基因。有了这些知识，他们可能能够干预抑制这一过程。肖普教授和他的团队最近发现了诱导新脑细胞产生的方法。这一发现可能对广泛的神经损伤和退行性疾病产生重要的治疗益处。他们还发现，中风后的次要事件有助于死亡组织的生长。造成这种继发性损伤的一个主要因素是白细胞涌入损伤区域。他们已经确定了将这些细胞定位到损伤部位的信号分子，并阻止了这些分子的功能。他们的数据表明，使用这种治疗方法，受伤脑组织的数量减少了1 / 2，他们可以显著减少中风造成的损害。Chopp教授和他的团队还开发了新的MRI成像方法，允许对脑组织的健康状况进行无创评估。这些技术使他们能够确定脑细胞是仅仅受到中风的影响和损害，还是正在死亡，还是已经死亡。

教授
多伦多大学博士
电子邮件:elder@www.zhongqiwg.com
电话:(248)370-3424
办公室:186H数学与科学中心
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研究兴趣

• 非平衡统计力学
• 相分离和模式形成
• 计算凝聚态物理

埃尔德教授的研究致力于理解非平衡现象中出现的复杂结构或模式。这种模式在自然界中无处不在，从DNA中的双螺旋结构到美丽的雪花形状阵列。更重要的是，这些模式通常控制关键的材料特性和生物功能。释放这种结构的巨大潜力在于进行有效预测的能力。不幸的是，由于各种系统组件之间交互的复杂性，这项任务变得复杂起来。由于这个原因，计算建模已被证明是一个宝贵的工具。埃尔德的大部分研究都致力于开发方法来模拟材料物理中的非平衡现象。研究内容包括旋晶分解、奥斯特瓦尔德成熟、共晶凝固、有序/无序转变和非晶/晶体转变、瑞利-贝纳德对流、火焰锋传播爆炸结晶、超导环中超电流衰减、电荷密度波运动、随机介质对液体的吸收(或吸吸)和流体中的相分离。

最近，Elder教授致力于开发一种相场模型方法，在介观时间尺度上求解微观长度尺度。这与传统的原子或分子(MD)方法不同，后者受到原子时间(飞秒)和长度(纳米)尺度的限制。它也不同于描述介观尺度的标准相场方法，后者不能描述微观细节，通常仅限于过于简化的描述。这种新的“相场晶体”方法的优点是，它在时间尺度上自然地包含了比传统原子方法大许多数量级的微观水平的物理。它不是比传统的MD快两倍或十倍(这种水平的速度可以通过计算能力和算法的增量改进来实现)，而是快数百万或数十亿倍。Elder教授及其合作者已经使用这种方法对各种技术上重要的过程或现象进行了大规模的数值模拟，包括外延生长、纳米晶体材料的强度、旋结时效硬化和位错爬升、滑动和湮灭。

特聘教授
芝加哥大学博士
电子邮件:garfinkl@www.zhongqiwg.com
电话:(248)370-3411
办公室:186J数学与科学中心
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研究兴趣

• 广义相对论

加芬克尔教授的研究领域是数值相对论:利用计算机模拟研究强引力场的性质。他最近的研究主要集中在(i)奇点的性质(ii)临界引力坍缩和(iii)宇宙审查。

奇点出现在黑洞的中心和宇宙开始时的大爆炸中。这些奇点由爱因斯坦场方程描述。虽然这些方程相当复杂，但长期以来，人们一直推测，方程中的某些项在奇点附近占主导地位，因此接近奇点的方法变得简单。为了验证这一猜想，加芬克尔教授对奇点接近的过程进行了计算机模拟。起初，这些模拟(与贝弗利·伯格教授合作完成)的时空是对称的。然而，最近Garfinkle教授模拟了不对称时空的一般情况(Phys。Rev. Lett. 93,161101(2004))。结果支持所谓的BKL猜想，即接近奇点的方法是局部均匀的和振荡的。

临界引力坍缩是指在黑洞形成的阈值处和附近的引力坍缩的尺度特性。这些性质类似于凝聚态物理中的相变，包括(i)形成的黑洞质量与黑洞形成阈值的接近度之间的幂律关系，以及(ii)恰好在黑洞形成阈值处的“临界解”的自相似性。Choptuik在自引力标量场坍缩的数值模拟中发现了这些现象。加芬克尔教授研究了这些现象的许多方面。这些包括:(i)潮汐力的比例，对于几乎不能形成黑洞的系统。(ii)非四维时空中的临界引力坍缩。(iii)描述临界重力坍缩的闭合形式解。(iv)大质量矢量场的临界引力坍缩。(v)里奇流中临界重力坍缩的模拟。

宇宙审查是在引力坍缩中形成的奇点是否隐藏在黑洞内部的问题。在一些特殊情况下，奇点是裸露的(即不隐藏在黑洞内)。其中包括临界引力坍缩的临界解。然而，一般奇点被认为(但尚未被证实或推翻)隐藏在黑洞内部。最近，Garfinkle教授对负势能标量场的引力坍缩进行了数值模拟。这个系统被作为宇宙审查制度的反例提出。然而，加芬克尔教授的模拟结果表明，奇点隐藏在黑洞内部。

副教授
博士，以色列耶路撒冷希伯来大学
电子邮件:khain@www.zhongqiwg.com
电话:(248)370-3412
办公室:汉娜大厅272号
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研究兴趣

• 生物系统中的集体行为建模(恶性脑肿瘤的生长，伤口愈合)
• 统计物理远离平衡
• 模式形成和非线性动力学
• 驱动颗粒气体，颗粒流的不稳定性

生物物理学。近年来，生物物理学这一新兴的学科有了长足的发展。Khain博士研究的总体目标是确定和描述控制复杂生物过程的基本物理机制。他研究了大量活细胞的集体行为。生物多细胞系统是随机非平衡系统的一个令人兴奋的例子。它们表现出许多物理上有趣和生物学上重要的集体现象，从伤口愈合到肿瘤生长。Khain博士的主要目标是建立恶性脑肿瘤的生长模型，目前的治疗方法无法治疗恶性脑肿瘤。他采用物理方法，即建立具有少量参数的极简模型，以确定基本生物学过程，如细胞增殖、细胞运动、细胞-细胞粘附等在脑肿瘤生长模式中的作用。Khain博士利用多细胞水平上基本生物过程的连续统模型(反应扩散方程)和晶格上细胞的离散随机模型来研究这些问题。

粒状物质物理学颗粒材料在自然界中无处不在，在工业上具有重要意义。最近，颗粒物质(由宏观粒子相互作用耗散的物质)引起了物理学家的极大关注，因为它呈现了一个内在非平衡系统的迷人例子。流态化颗粒介质表现出多种对称性破坏不稳定性和模式形成现象。理解这些不稳定性对于发展具有各种工业应用的颗粒流定量模型是必要的。Khain博士的研究重点是驱动颗粒气体，以及致密剪切颗粒流中的相分离。目前，他正在研究具有挑战性的快速密集剪切流动问题。已知硬球流体的输运系数在致密紧密填料的密度下呈发散。然而，最近有证据表明，与其他本构关系相比，剪切粘度系数在较低的密度下发散。这可能导致在密集的剪切流中“类固体”和“类流体”层共存，类似于最有趣的剪切带形成问题。 Dr. Khain investigates these problems employing granular hydrodynamics and comparing the theoretical predictions in a series of molecular dynamics simulations.

教授
阿根廷巴里洛切巴尔塞罗研究所博士
电子邮件:rojo@www.zhongqiwg.com
电话:(248)370-3422
办公室:汉娜大厅164号
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观看“水上行走”示范

研究兴趣

• 低温下的电子传递
• 量子涨落

两层体系的许多电子性质。1992年，Rojo博士与G. D. Mahan一起发现了非耗散阻力(NDD)对超导体和介观系统的影响。他计划继续这一研究方向，探索这一迷人效应的各种应用。罗霍博士在这一领域的工作激发了重大的实验和理论活动。NDD是由两个系统之间零点电荷波动的耦合产生的，并且没有从一个系统到另一个系统的隧穿。Rojo博士在他最近的评论文章中讨论并总结了它的现状及其与耗散电流阻力的关系。他与他的研究生乔·贝克合作，通过分析和两种不同的数值方法研究了无序对NDD的影响，以便与实验联系起来。对非隧穿系统之间的耦合有影响的一个相关效应是超导体和正常的高导电系统之间的涡流耦合。他参与了与C. Thomsen和A. Goñi的实验小组在柏林Technische Universität的持续合作，在那里，这种效应首次在InSb/GaAs系统中被观察到。实验结果在定量上与罗霍博士的理论预测一致。 He is seeking external funding to strengthen the collaboration in which further ramifications of this very interesting and significant effect will be explored.

量子噪声的压缩与控制。自罗霍博士来到密歇根大学以来，另一个特别成功的项目是他对声子挤压的研究，这是他对零点波动感兴趣的领域。在初步的计算中，他确定了脉冲作用于谐波系统的机制，作为产生压缩的一种手段。对于声子，这种效应对应于固体内原子位置零点波动幅度的时间调制。罗霍博士开始与R. Merlin的团队合作，后者使用超快光脉冲测量效果。该实验首次观测到了凝聚态物质中的压缩效应，并可能在器件物理学和几个领域中有令人兴奋的未来应用，一般来说，对量子噪声进行“频闪”控制可能是必要的。未来需要解决的一个非常重要的问题是:还有哪些激发态可以在凝聚态中被挤压，以及可能的应用是什么?罗霍博士未来的部分研究工作将致力于回答这些问题。

约束在高温超导中的作用。在到达密歇根之前，罗霍博士在高温超导体方面做了一些重要的工作。自从他到达后，他继续研究这一领域的一些问题。罗霍博士与他以前的研究生马修·赖利(Mathew Reilly)一起解决了双马侬拉曼散射问题，表明在非绝热近似中，可以使用无无序的自旋声子模型来理解最近的一些实验。对高温超导体的研究激发了对自旋系统和海森堡的强烈研究，例如自旋梯，其中无隙和有隙激发谱的问题是实验和理论研究的主题。他对这一分支领域做出了贡献，他提供了一个证明，扩展了利布-马蒂斯定理，即具有奇数条腿的旋转梯子是无间隙的。他最近关于c轴输运限制的工作解决了一个基本问题，即相关性是否可以导致一个“受限”阶段，其中输运在两个空间方向上是一致的，而在第三个空间方向上是不一致的。这是一个尚未解决的多体问题，其详细研究起源于p·w·安德森的猜想，即一维非费米液体的思想和范式可以扩展到二维和三维系统。Rojo博士与来自巴里洛切(阿根廷)的C. Balseiro合作，考虑了强相关各向异性系统，提出并求解了使用新的从费米子方案的模型，并表明从解中自然出现了约束转变。这项合作是由国家科学基金会通过其国际项目资助的，并已被证明是非常富有成效的。 The researchers have also approached two other significant problems within High Tc superconductivity: the effect of disorder on d-wave pairing, and the problem of resistance at the melting point of a vortex lattice. Dr. Rojo plans to continue studying the issue of confinement. This will be the subject of the Ph.D. thesis of a graduate student in Bariloche who is studying finite anisotropic systems using the Lanczos method.

“bose - einstein”冷凝。玻色-爱因斯坦凝聚场是物理学中最令人兴奋的问题之一。由于它是在过冷原子系统中观察到的，这个问题结合了凝聚态和原子物理学的知识。例如，Rb原子可以在两种内部状态下产生凝聚态，这与各向异性磁系统类似。罗霍博士证明了一个有趣的定理，它建立了这种凝聚态的相分离机制。此外，他与密歇根大学的P. Berman(原子物理学)合作，研究了所谓的Talbot振荡，已经以独立原子而闻名，以及它们在玻色-爱因斯坦凝聚态存在下的修改。目的是了解原子-原子相互作用对塔尔博特振荡的影响。由于原子-原子的相互作用使这个问题成为一个无法解决的多体问题，人们不得不求助于近似值。为了解决这个问题，我提出了一个可以精确解决的简化版本。这种简化包括在一维中处理问题，并将强相互作用(核心)玻色子映射到自由费米子。 This trick, originally introduced by M. Girardeaux, can be proven to work in this case and we describe the interplay of collision and quantum coherence in an exact framework. Dr. Rojo's work has already attracted some attention and has motivated interesting extensions.

特聘教授
俄罗斯圣彼得堡工业大学博士
电子邮件:slavin@www.zhongqiwg.com
电话:(248)370-3401
办公室:186G数学与科学中心
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研究兴趣

• 线性和非线性磁化动力学
• 微波信号处理

Andrei Slavin教授的研究方向是磁性微纳米结构中的线性和非线性磁化动力学。他正在进行磁纳米结构和磁纳米元件阵列中微波自旋波模式谱的理论研究。特别是，他正在研究磁性纳米结构的自定域非线性本征模以及磁涡的线性和非线性动力学。

他的另一个重要研究课题是磁性纳米结构中的自旋-转移-转矩效应，以及基于这种效应的微波振荡器的开发。他正在开发一个综合的理论模型，描述磁纳米柱和纳米接触中的电流诱导磁化动力学(确定性和随机)。

Slavin教授还致力于磁膜中的参数非线性过程，包括室温下参数泵浦影响下磁子的玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)以及磁膜中微波信号的存储和参数诱导恢复。

特聘教授
博士，印度理工学院。，印度孟买
电子邮件:srinivas@www.zhongqiwg.com
电话:(248)370-3419
办公室:186F数学与科学中心
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研究兴趣

• 薄膜磁性
• 铁磁谐振

Srinivasan教授从事多铁性磁电相互作用现象的物理和应用研究。研究了铁磁-铁电复合材料中这种相互作用的宽频率，从1hz到110ghz。该复合材料可用于传感器、传感器、微型天线和微波器件。这项研究得到了美国国家科学基金会和国防部的资助。

兼任助理教授
密歇根州底特律市韦恩州立大学博士
电子邮件:surdutov@www.zhongqiwg.com
电话:(248)370-3409
办公室:汉娜大厅172号
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研究兴趣

• 与质子/离子束癌症治疗相关的物理现象的多尺度包容性方法

Surdutovich博士于2008年1月加入物理系。他的研究兴趣在于质子和离子束治疗领域，这是越来越多的恶性肿瘤的治疗方法。质子和离子是比现在常见的光子更有利的抛射物，因为它们可能对肿瘤周围区域造成更小的损害，从而引起更少的副作用。如果副作用对患者的生活质量至关重要，这一点尤其重要。作为一名物理学家，Surdutovich博士对开发一种多尺度的包容性方法感兴趣，这种方法可以彻底计算质子/离子束癌症治疗中DNA损伤的效率。这种方法是基于对离子辐照过程中发生的不同物理、化学和生化现象的分析。每种现象都决定了相关的距离、时间和能量，并有助于治疗的包容性模式。这将最终导致对质子/离子束治疗的束流能量、剂量、能量沉积速率和其他特性的严格计算。

助理教授
纽约大学博士，纽约，纽约
电子邮件:tonyushkin@www.zhongqiwg.com
电话:(248)370-4871
办公室:汉娜大厅166号
Tonyushkin博士的网站

主要研究方向:

• 磁粒子成像(MPI)
• 原子磁力测定
• 超高场磁共振成像:电介质中射频传播效应的探索

磁颗粒成像或MPI是一种相对较新的层析成像方式，它以非凡的灵敏度可视化磁纳米颗粒的分布，提供了许多现代医学应用所需的高空间和时间分辨率。与医学成像中经常使用的其他造影剂相比，磁性纳米颗粒无毒、非电离且完全可量化。MPI可以满足安全诊断和治疗应用的临床和研究需求，如癌症筛查、细胞跟踪、药物输送和血管造影。到目前为止，已经开发了一些小口径MPI系统，然而，人体尺寸的MPI扫描仪尚未建成。扩大MPI的主要挑战是与设计扫描仪的传统方法相关的高功耗。因此，将MPI转移到临床需要非传统的方法。在我的工作中，我正在开发实用的MPI扫描仪配置，它利用了所谓的单面几何硬件。这种MPI扫描仪可能为乳腺癌筛查等临床应用提供一种新的独立工具，它更舒适、快速、灵敏，而且相对便宜。

我的研究项目的实验是为了让本科生和研究生都能积极参与。学生可以参与实验装置的设计、模拟和编程。它们还可以在成像实验中发挥积极作用，以及对仪器性能的描述。以上跨学科研究活动将使本科生不仅学习特定的成像技术，而且还可以学习一般的研究技能，这将有助于他们未来的医学物理学职业生涯。

副教授
德克萨斯基督教大学博士
电子邮件:ywang235@www.zhongqiwg.com
电话:(248)370-3423
办公室:汉娜大厅164号
王博士网站

研究兴趣

• 高压物理学

压力、温度和化学成分决定了物质的状态。高压会缩短原子间的距离，缩短化学键，扭曲电子轨道。超过某一压力点，材料可能达到一种新的平衡状态，并过渡到具有独特的原子排列和晶体结构的相，其性质与环境条件下的稳定相完全不同。例如，在高压下，柔软的黑色石墨会转变为超硬的透明金刚石。随着技术的快速发展(高压产生装置、同步加速器x射线、拉曼)，高压技术已经成为在极端条件下探索物质在固体、液体或气体状态下的独特性质的普遍而重要的工具。

最常用的产生高压的装置是一种叫做金刚石砧室的小虎钳状装置，它由两颗相对的、顶端都很小的金刚石组成。挤压样品所在的两个砧，可以产生与地核一样高的压力(~360 GPa)。由于钻石在宽频率电磁辐射(x射线、拉曼、可见光等)下具有透明性，我们可以通过将钻石砧单元与表征设备(同步x射线、拉曼光谱等)集成在一起进行原位测量。

利用高压技术，主要研究材料的光学性质、弹性、塑性、相稳定性、化学反应性、微结构演化(缺陷、晶粒尺寸和晶界)，以及在高压条件下合成新材料。

特聘教授
新西兰梅西大学博士
电子邮件:xia@www.zhongqiwg.com
电话:(248)370-3420
办公室:汉娜楼276号
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研究兴趣

• 核磁共振显微成像
• 偏光显微镜(PLM)
• 傅里叶变换红外成像
• 早期骨关节炎的检测
• 显微成像在生物医学领域的应用

生物组织的定量显微成像。夏教授的主要研究工作集中在关节软骨的多学科显微成像研究。众所周知，骨关节炎是一种常见病，影响了33%的美国人口(疾控中心报告，2002年10月24日);软骨退化是这种疾病的早期症状。显微成像可以提供早期诊断的方法。他的软骨研究自1999年1月以来一直得到美国国立卫生研究院(NIH)的支持，目前由NIH的两项R01拨款资助。