范海福

简介


男,1933年生,1956年毕业于北京大学化学系,现任物理研究所研究员。1991年当选中国科学院学部委员(数理学部),现中国科学院院士。2000年当选第三世界科学院,现为发展中国家科学院(TWAS)院士。 

主要研究方向


原子尺度下物质结构的衍射分析方法:
1. 晶体学中的直接法用于生物大分子结构分析
2. 单晶衍射分析方法在粉晶分析中的应用
3. 高分辨电子显微学中的图像处理
4. 非公度调制晶体结构的分析方法
5. 晶体学的计算机软件设计
6. 与X射线自由电子激光(XFEL)和冷冻电子显微学(Cryo-EM)相关的衍射分析(新开研究方向)
 

过去的主要工作及获得的成果


一、提出用“直接法”求解“超结构”和“非公度结构”的方法,编写了电子计算机程序SAPI(Structure Analysis Programs with Intelligent control)和DIMS(Direct methods In Multi-dimensional Space)。它们分别是世界上第一个可以解析超结构和第一个可以解析非公度结构的直接法程序。1986至1995年间,SAPI曾被国外两家分析仪器公司(日本的RIGAKU公司和美国的MSC公司)采用为单晶体结构分析的主程序。DIMS随后与下节提及的VEC程序合并。
二、提出将“直接法”用于高分辨电子显微学的图像处理,由此创建了包含“解卷”和“相位外推”的“两步法”图像处理技术。有关算法连同上面提到的DIMS一起编入了VEC(Visual computing in Electron Crystallography)程序中。该程序在2000至2005年间,有66个国家和地区(含全部发达国家)中的1000多人从http://cryst.iphy.ac.cn 网页下载。至2017年,每月仍有数例新增的下载。
三、中科院物理所是国际上最早(1965年)提出将“直接法”用于蛋白质晶体结构分析的少数单位之一。1985年我们导出所谓“P+ 公式”,用于破解蛋白质晶体单波长异常衍射(SAD)或单对同晶型置换(SIR)中的相位模糊(phase ambiguity)问题。OASIS(One-wavelength Anomalous scattering and Single Isomorphous Substitution)是基于P+ 公式的电子计算机程序,用于蛋白质衍射相位推演。OASIS从2000年起正式发布并当即被国际著名的蛋白质结构分析程序库CCP4(Collaborative Computational Project No. 4, UK)收录。IPCAS(Iterative Protein Crystal structure Automatic Solution or Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences)是2012年在中科院物理所建成的蛋白质结构分析流水线。其中OASIS和多个国际著名的程序被整合于一个双空间迭代的框架中。OASIS负责衍射相位的推演并在迭代过程中作为承接和整合由其他程序反馈的相位和结构模型的平台;其他程序分别在电子密度修饰、结构模型构建和模型精修等环节发挥作用。多次实例试验证明,使用OASIS的双空间迭代明显地优于不使用OASIS的双空间迭代。以上研究成果曾应邀在国际学术会议上作报告40余次。并获得1987年国家自然科学二等奖、1991年中国物理学会叶企孙奖、1992年国家科技进步二等奖(范海福为第二获奖人)、1996年第三世界科学院TWAS物理学奖、1998年何梁何利科技进步奖、2005年国家自然科学二等奖(范海福为第二获奖人)、2006年陈嘉庚数理科学奖。

代表性论文及专利


专著:
《Physical and Non-Physical Methods of Solving Crystal Structures》Michael Woolfson (FRS)& Fan Hai-fu, Cambridge University Press, 1995.国际及国内学术会议邀请报告(以下只列出10篇):
[1] “串行晶体学”。范海福,第三次X射线自由电子激光 (XFEL) 香山会议,上海,2014.
[2] “基于硬X射线自由电子激光的、原子尺度下的物质结构分析”。范海福,第一次X射线自由电子激光 (XFEL) 香山会议, 北京,2012.
[3] “Diffraction phasing for nano-crystals/particles”. H.F. Fan, lecture at International workshop on Science with Free Electron Lasers, Shanghai, China, 2011.
[4] “Direct methods in protein crystallography”. H.F. Fan & Y.X. Gu., lecture by Fan Hai-fu at X-ray Methods in Structural Biology Workshop, Cold Spring Harbor Laboratory X-ray Crystallography Course at IBP, Beijing, China, 2008.
[5] “Electron Crystallographic Study of Incommensurate Modulated Structures”. Fan Hai-fu, Li Yang, Wan Zheng-hua, Fu Zheng-qing, Mo You-de, Cheng Ting-zhu & Li Fang-hua, lecture by Fan Hai-fu at Joint annual meetings of the Microscopical Society of Canada and Microscopy Society of America. Quebec, Canada, 2002.
[6] “New methods and visual computing in electron crystallography”. Fan, H.F. Wan, Z.H., Liu, Y.D., Fu, Z.Q., Li, Y and Li, F.H., lecture by Fan Hai-fu at International Kunming Symposium on Microscopy, Kunming, China, 2000.
[7] “Multi-dimensional direct methods”. Fan Hai-fu, lecture at Advanced Study Institute on Electron Crystallography, Erice, Italy, 1997, published in Electron Crystallography. Ed. by D. L. Dorset, S. Hovmöller & X. Zou, Kluwer Academic Publishes, The Netherlands, 1998. Pp. 193-202.
[8] “Direct methods of solving phase ambiguities in macromolecular structures”. Fan Hai-fu, lecture at Advanced Study Institute on Direct Methods for Solving Macromolecular Structures, Erice, Italy, 1997, published in Direct Methods for Solving Macromolecular Structures. Ed. by S. Fortier, Kluwer Academic Publishes, The Netherlands, 1998. Pp. 297-305.
[9] “Direct Methods outside the Traditional Field”. Fan Hai-fu, lecture at Symposium in Honor of Jerome Karle and Herbert Hauptman (Nobel laureates in chemistry, 1985), XIVth IUCr Congress, Perth, Australia, 1987.
[10] “单晶体X射线结构分析及其在研究天然有机物中的的应用” 范海福、林政炯、梁栋材(报告人:范海福)。第一届全国天然有机化学会议,上海,1963。(全文刊登于《天然有机化学综述论文集》科学出版社,1966,250-277页)更多著述及详细研究内容请浏览: http://cryst.iphy.ac.cn

目前的研究课题及展望


业已开展的研究都在继续中。它们既有自身发展的前景,又是开展新研究的基础。二十一世纪的、原子尺度下的物质结构分析,其对象正在从晶态物质逐步扩展到非结晶状态的凝聚态物质。“与X射线自由电子激光(XFEL)和冷冻电子显微学(Cryo-EM)相关的衍射分析”,就包含了这方面的内容。我们在IPCAS流水线以及两步法电镜图像处理上的积累,将会在今后的研究中发挥重要的作用。

培养研究生情况


已有十余人获博士或硕士学位毕业。其中一人当选中科院院士,八人在国内外获教授或高级研究员职务。

电话:

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