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徐紅星
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徐紅星,1969年5月生于灌云縣,中國物理學(xué)家,現(xiàn)任河南省科學(xué)院院長。1992年,徐紅星從北京大學(xué)技術(shù)物理系畢業(yè)。他于2011年5月加入中國共產(chǎn)黨,擁有研究生學(xué)歷和博士學(xué)位。2012年,徐紅星進入武漢大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院工作,擔(dān)任教授、納米科學(xué)與技術(shù)中心主任。徐紅星主要從事等離激元光子學(xué)、分子光譜和納米光學(xué)的研究,包括單分子的物理化學(xué)性質(zhì)、表面增強光譜、復(fù)雜金屬納米結(jié)構(gòu)的表面等離體學(xué)、表面等離子體光學(xué)傳感器和近場光學(xué)的理論模擬與計算。他主持的項目包括國家杰出青年科學(xué)基金、科技部重大科學(xué)研究計劃項目、基金委重點項目和儀器專項、中科院重要方向項目,基金委面上項目等。徐紅星在包括NatureCommun.,PRL,NanoLett.,PNAS,JACS,Adv.Mater.等的國際著名科學(xué)雜志發(fā)表論文150余篇。他于2010年獲得第十一屆中國青年科技獎、2013年獲得中國物理學(xué)會饒毓泰物理獎,并于2017年當(dāng)選中國科學(xué)院院士和2018年當(dāng)選發(fā)展中國家科學(xué)院院士。

人物經(jīng)歷

1988年7月,徐紅星從江蘇省板浦高級中學(xué)畢業(yè),考入北京大學(xué)

1992年7月畢業(yè)于北京大學(xué)中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系,獲學(xué)士

1996年—2004年赴瑞典留學(xué)及工作;

2002年3月于瑞典查爾莫斯大學(xué)物理學(xué)院獲博士學(xué)位;

2002年8月—2004年12月于隆德大學(xué)物理系任助理教授;

2005年1月,入選中國科學(xué)院“百人計劃”,任研究員;

2006年國家杰出青年基金獲得者;

2007年-2008年任中國科學(xué)院表面物理國家重點實驗室副主任;

2008年擔(dān)任科技部973項目首席科學(xué)家;

2009年任中國科學(xué)院納米物理與器件重點實驗室主任;

2010年第十一屆中國青年科技獎獲得者;

2011年5月,加入中國共產(chǎn)黨。

2012年9月,進入武漢大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,教授,任納米科學(xué)與技術(shù)中心主任;

2015年,徐紅星擔(dān)任國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(973計劃)項目首席科學(xué)家。

2015年7月31日,入選中國科學(xué)院院士增選初步候選人名單;

2016年,徐紅星入選萬人計劃科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才。

2017年11月,當(dāng)選中國科學(xué)院院士;

2018年,入選為中國光學(xué)學(xué)會會士;11月,當(dāng)選為發(fā)展中國家科學(xué)院院士

2022年11月,徐紅星擔(dān)任武創(chuàng)院醫(yī)療與物理研究所首席科學(xué)家、所長。

2022年12月,任河南省科學(xué)院院長。

社會任職

Optics Express 副主編;

Nanoscale 副主編;

Scientific Reports 編委;

Nanophotonics 編委;

Frontiers of Physics 編委;

Chinese Science Bulletin 編委;

中國物理學(xué)會光散射專業(yè)委員會 委員;

中國材料研究學(xué)會納米材料與器件分會 理事;

中國科學(xué)院物理研究所第十屆學(xué)術(shù)委員會委員,第十一屆學(xué)術(shù)委員會常務(wù)委員;

國家重大科學(xué)研究計劃項目(2013CB922400)專家組成員;

國家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項(2011YQ030124)技術(shù)專家組專家;

北京郵電大學(xué)理學(xué)院兼職教授;

陜西師范大學(xué)兼職教授;

吉林大學(xué)物理學(xué)院第一屆學(xué)術(shù)咨詢委員會成員。

主要成就

研究方向

主要研究興趣集中在(1)單分子的物理化學(xué)性質(zhì),單分子操控及器件的研究,(2)表面增強光譜,(3)復(fù)雜金屬納米結(jié)構(gòu)的表面等離體學(xué),(4)表面等離子體光學(xué)傳感器,(5)近場光學(xué)的理論模擬與計算。

學(xué)術(shù)成就

主要學(xué)術(shù)成就包括:

1. 金屬納米間隙結(jié)構(gòu)的電磁場增強和表面增強光譜

電磁場增強效應(yīng)是等離激元最基本的特性之一,是表面增強光譜增強的最主要原因。候選人及其合作者發(fā)現(xiàn)了金屬納米間隙結(jié)構(gòu)的極強電磁場增強效應(yīng),并系統(tǒng)地研究了其產(chǎn)生機理和特性。

(a)發(fā)現(xiàn)了金屬納米顆粒間的納米間隙能產(chǎn)生強烈的等離激元共振,具有巨大的電磁場增強效應(yīng),是產(chǎn)生單分子靈敏度的表面增強拉曼光譜的原因;在理論上系統(tǒng)地研究了單分子表面增強拉曼光譜的原理及產(chǎn)生條件,解釋了表面增強拉曼光譜的主要機理,即等離激元共振耦合可使納米間隙內(nèi)的光強產(chǎn)生近百萬倍的增強,同時金屬納米結(jié)構(gòu)作為納米天線可使拉曼散射的發(fā)射增強產(chǎn)生類似的近百萬倍的增強,因而單個分子總的拉曼增強可以達(dá)到1011以上,從而達(dá)到可探測的水平。這一發(fā)現(xiàn)是單分子表面增強光譜和其它增強非線性效應(yīng)的基礎(chǔ),也是最近發(fā)展起來的等離激元光學(xué)力、增強的光與物質(zhì)相互作用、納米光學(xué)天線和量子等離激元光子學(xué)等新研究方向的基礎(chǔ),引 領(lǐng)了這些新興領(lǐng)域的發(fā)展;美國物理學(xué)會2010年三月會議的一個主題分會(Z2:Plasmonic nanogaps)對由此發(fā)展起來的各種研究內(nèi)容進行了專題研討。論文發(fā)表在PRL 83 4357 (1999)和PRE 62 4318 (2000),已分別被SCI雜志引用1211次和885次,是單分子表面增強拉曼光譜和等離激元光子學(xué)領(lǐng)域的經(jīng)典文獻,其中PRL論文是1999年發(fā)表的所有PRL中引用最高的十篇文獻之一,PRE論文是2000年發(fā)表的所有PRE中引用最高的文獻。

(b)發(fā)現(xiàn)了金屬納米顆粒間隙中的單分子拉曼散射的偏振方向受金屬納米結(jié)構(gòu)的構(gòu)型調(diào)制,金屬納米結(jié)構(gòu)作為納米天線可以旋轉(zhuǎn)單個量子發(fā)光體發(fā)射光的偏振方向,從而實現(xiàn)納米光源的偏振調(diào)節(jié)。結(jié)合對金屬納米間隙結(jié)構(gòu)的表面增強拉曼光譜和激光偏振方向的關(guān)系的系統(tǒng)研究在實驗上明確證實了通過金屬納米結(jié)構(gòu)等離激元共振耦合產(chǎn)生的電磁增強是表面增強拉曼光譜的主要原因,澄清了表面增強拉曼光譜增強機制(電磁增強和化學(xué)增強)的長期爭議。論文發(fā)表在Nano Letters 8, 2497 (2008),PNAS 105, 16448 (2008)和ACS Nano 3, 637 (2009),分別被SCI引用141次,105次和58次。

(c)利用銀納米線中傳播的等離激元以及納米線與納米顆粒間等離激元共振耦合產(chǎn)生的巨大增強電場,在單分子水平上實現(xiàn)了表面增強拉曼散射的遠(yuǎn)程激發(fā),這種激發(fā)方式為納米尺度的光譜激發(fā)和探測提供了新方法和新思路。研究結(jié)果發(fā)表在Nano Letters 9, 2049 (2009),被SCI引用100次。

(d)成功自主研發(fā)了高真空針尖增強拉曼光譜系統(tǒng),極大地提高了表面增強拉曼光譜的空間分辨率,觀察到了有機小分子紅外活性模式的拉曼增強,并發(fā)現(xiàn)了表面等離激元退激發(fā)而產(chǎn)生的熱電子誘導(dǎo)的有機化合物化學(xué)反應(yīng),把等離激元光子學(xué)拓展到化學(xué)反應(yīng)領(lǐng)域。論文發(fā)表在Scientific Reports 2, 647 (2012)和Phys. Rev. E 87, 020401(R) (2013),分別被SCI引用45次和20次。該實驗儀器在針尖增強拉曼光譜、等離激元催化化學(xué)反應(yīng)、高真空弱光信號的原位提取等方面有重要作用。該儀器設(shè)計已經(jīng)獲得國家知識產(chǎn)權(quán)局的發(fā)明專利授權(quán)(專利號:ZL 2010 1 0228026.3)。

2. 等離激元在金屬納米波導(dǎo)及其網(wǎng)絡(luò)中的傳播特性和功能器件

等離激元的另一個重要特性是對光的強束縛,可以突破光的衍射極限,

實現(xiàn)了在納米尺度上對光的操控,這一特點可用于光學(xué)器件的小型化和高密度集成。近五年候選人和他的研究組對金屬納米線波導(dǎo)股份特性開展了深入和系統(tǒng)的研究,做出了一系列原創(chuàng)性的工作,包括:首次利用金屬納米線等離激元波導(dǎo)構(gòu)建納米全光網(wǎng)絡(luò);首次實現(xiàn)基于等離激元的納米光學(xué)路由器、完備邏輯門和半加器,并首次驗證了等離激元邏輯功能的可擴展性等。這些工作被國際光學(xué)工程學(xué)會SPIE Newsroom邀請撰寫專題報道,并且候選人因此獲邀作國際會議邀請報告20余次(包括三次Keynote主旨報告)。

(a)一維金屬納米線波導(dǎo)中等離激元的傳播特性

全面系統(tǒng)地研究了銀納米線波導(dǎo)中等離激元的激發(fā)、傳播和發(fā)射特性,并揭示其主要機理,主要成果包括:發(fā)現(xiàn)傳播的等離激元具有定向發(fā)射特性;通過對納米線波導(dǎo)結(jié)構(gòu)參數(shù)和激發(fā)方式的改變,實現(xiàn)了等離激元的手性傳播以及發(fā)射光偏振特性的調(diào)控;發(fā)現(xiàn)等離激元的近場分布和傳播模式強烈依賴于納米線周圍的介電環(huán)境,通過對介電環(huán)境的控制實現(xiàn)了對等離激元傳播的調(diào)控;發(fā)現(xiàn)傳播的等離激元和半導(dǎo)體量子點的激子可以相互激發(fā)和轉(zhuǎn)化;實現(xiàn)了對金屬納米線上兩個量子點產(chǎn)生的表面等離激元的分辨等。近五年候選人作為通訊作者發(fā)表相關(guān)SCI論文16篇,包括1篇PRL、1篇PNAS、5篇Nano Letters等,共被SCI引用428次,是研究納米光芯片的重要基礎(chǔ)性工作。

(b)金屬納米線波導(dǎo)股份網(wǎng)絡(luò)及其單元功能器件

片上可集成的光信號處理技術(shù)可能是未來很有潛力的新型信息技術(shù)。候選人和他的研究組在世界上首先研制出系列完備的納米全光邏輯器件、半加器和路由器,為進一步發(fā)展納米光芯片奠定了基礎(chǔ)。在納米線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中,通過控制結(jié)構(gòu)參數(shù)、輸入光的偏振和相位,調(diào)控等離激元在波導(dǎo)中的模式及其干涉特性,控制等離激元的近場強度和傳播方向,從而控制輸出端的光強。基于此實現(xiàn)了納米尺度的光子路由器、不同波長光信號分離器和基本邏輯運算(與、或、非等)。另外,四終端的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以作為半加器實現(xiàn)兩個二進制數(shù)的加法運算。相關(guān)結(jié)果發(fā)表在Nano Letters 10, 1950 (2010)和Nano Letters 11, 471 (2011),分別被SCI引用96次和68次。

(c)等離激元功能器件的集成

利用金屬納米波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)中等離激元的干涉效應(yīng),通過單元器件或門和非門的級聯(lián)實現(xiàn)了或非運算。利用量子點成像手段,揭示了該器件的工作機制,即非門控制端網(wǎng)絡(luò)結(jié)點處的等離激元電場分布須調(diào)控成極大值,從而可以跟來自或門的等離激元信號實現(xiàn)很好的干涉,將或運算的結(jié)果反轉(zhuǎn),來實現(xiàn)或非運算。該工作首次證實了等離激元邏輯的可擴展性,為未來片上集成光信息處理技術(shù)提供新的可能性。研究結(jié)果發(fā)表在Nature Communications 2, 387 (2011),被SCI引用72次。

研究課題

(1)單分子表面增強光譜;

(2)納米光學(xué)

(3)單分子探測和操控;

(4)單分子光致電子輸運;

(5)表面等離子體共振和表面增強光譜生物傳感器;

(6)基于表面等離子體共振的納米天線;

(7)分子和金屬界面間的電荷轉(zhuǎn)移效應(yīng);

(8)拓展的MIE散射理論及其應(yīng)用。

發(fā)表論文

閆曉宏,牛亦杰,徐紅星,魏紅單個等離激元納米顆粒和納米間隙結(jié)構(gòu)與量子發(fā)光體的強耦合[J].物理學(xué)報,,:1-26.

劉曉澤,張馨元,張順平,管志強,徐紅星.二維半導(dǎo)體微納光腔中光與物質(zhì)的耦合[J].光學(xué)學(xué)報,2021,41(08):30-49.

張福平,管志強,徐紅星.一種片上亞波長束縛波導(dǎo)及其制備方法[P].湖北省:CN112596153A,2021-04-02.

張大霄,代偉,劉揚,徐紅星.一種等離激元增強熒光免疫檢測芯片[P].湖北省:CN212722901U,2021-03-16.

張順平,唐繼博,胡華天,何小波,徐紅星.電驅(qū)動光學(xué)天線光源[P].湖北省:CN212136467U,2020-12-11.

阮翔宇,管志強,徐紅星.一種中長波紅外寬光譜光吸收材料及其制備方法[P].湖北省:CN111880247A,2020-11-03.

張順平,徐紅星,吳宇.兼具高量子產(chǎn)率和高帶寬的光源[P].湖北省:CN111755577A,2020-10-09.

管志強,徐紅星.一種結(jié)合空腔增強與表面增強的液相拉曼增強光譜襯底[P].湖北省:CN111693502A,2020-09-22.

張大霄,代偉,劉揚,徐紅星.一種等離激元增強熒光免疫檢測芯片及其應(yīng)用[P].湖北省:CN111610323A,2020-09-01.

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張順平,唐繼博,胡華天,何小波,徐紅星.電驅(qū)動光學(xué)天線光源及其制作方法[P].湖北省:CN111293196A,2020-06-16.

張順平,熊洋,徐紅星.一種用于生物標(biāo)志物檢測的試劑盒及其制備方法和應(yīng)用[P].湖北省:CN111273031A,2020-06-12.

徐紅星,熊洋,張順平一種基于納米顆粒-金膜體系構(gòu)造高場增強的納米間隙及其制備方法[P].湖北省:CN111272731A,2020-06-12.

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魏紅,李強,徐紅星.高速率、定向發(fā)射的單光子源器件[P].北京:CN203932095U,2014-11-05.

徐紅星,沈昊.基于SERS機理的微流檢測器[P].北京:CN203929644U,2014-11-05.

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朱殷,楊鵬飛,魏紅,徐紅星.一種實現(xiàn)多端口分光器的方法[P].北京:CN103293598A,2013-09-11.

王卓賢,魏紅,徐紅星.一種減小傳播表面等離激元泄漏損耗的方法[P].北京:CN103246016A,2013-08-14.

李敬,徐紅星.表面等離激元電致激發(fā)源及其制造方法[P].北京:CN103050591A,2013-04-17.

田義超,邊飛,王瑞,武睿,楊懷馨,孟勝,徐紅星,陸興華,趙繼民.超小2nm直徑金屬納米孔的超快激光脈沖法制備[P].北京:CN102795596A,2012-11-28.

李敬,徐紅星.一種用于GaN基LED外延片的納米結(jié)構(gòu)層及其制備方法[P].北京:CN102683506A,2012-09-19.

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魏紅,徐紅星.利用納米線實現(xiàn)微米尺度的熒光共振能量轉(zhuǎn)移的方法[P].北京:CN101634635,2010-01-27.

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學(xué)術(shù)活動

近五年主要學(xué)術(shù)活動:

(1)擔(dān)任國際學(xué)術(shù)會議的國際指導(dǎo)委員會委員或國際程序委員會委員10次,包括2009年、2011年和2013年的亞洲光譜會議(Asian Spectroscopy Conference),2011年、2013年和2015年的等離激元光子學(xué)國際會議(International Conference on Surface Plasmon Photonics),2012年、2013年和2014年的SPIE會議的等離激元光子學(xué)分會(Plasmonics: Metallic Nanostructures and Their Optical Properties 分會),2012年第十二屆國際近場光學(xué)會議(The 12th International Conference on Near Field Optics, Nanophotonics and Related Techniques)。

(2)擔(dān)任國際學(xué)術(shù)會議主席10次,包括2009年第九屆國際量子結(jié)構(gòu)中心年會,2009年和2011年ChinaNANO會議的納米光學(xué)和等離激元光子學(xué)分會,2010年、2012年和2014年的等離激元光子學(xué)前沿國際會議(International Conference on Frontiers of Plasmonics),2010年中韓Photonics和Plasmonics研討會(Sino-Korean Workshop on Photonics and Plasmonics),2010年第13屆中美Kavli科學(xué)前沿論壇(Chinese-American Kavli Frontiers of Science Symposium),2013年等離激元光子學(xué)前沿國際研討會(International Workshop of Frontiers of Plasmonics)、2013年納米等離激元光子學(xué)國際研討會(International Symposium on NanoPlasmonics),2014 年納米材料與納米器件國際研討會(International Workshop on Nanomaterials and Nanodevices) 。

(3)擔(dān)任國際會議當(dāng)?shù)爻绦蛭瘑T會/組織委員會主席 2 次,當(dāng)?shù)爻绦蛭瘑T會成員 1 次,分別為:2010年 The 11th International Conference on Near Field Optics, Nanophotonics and Related Techniques 當(dāng)?shù)爻绦蛭瘑T會主席,2013 年國際量子結(jié)構(gòu)中心年會組織委員會主席,2011 年ChinaNANO 會議當(dāng)?shù)爻绦蛭瘑T會成員。

(4)在國際學(xué)術(shù)會議作邀請主旨報告(Keynote talk)4 次,邀請報告(invited talk)38 次。

人才培養(yǎng)

2018年6月6日,徐紅星受邀為吉林大學(xué)物理學(xué)院師生做了題為《等離激元光子學(xué)和納米光學(xué):超靈敏傳感和納米光波導(dǎo)研究》的學(xué)術(shù)報告。

2018年9月21日,徐紅星應(yīng)邀訪問西安交通大學(xué)理學(xué)院,并為理學(xué)院師生做了題為《納米等離激元光子學(xué)中的超靈敏傳感和光子回路研究》的學(xué)術(shù)講座。?

2018年12月28日,徐紅星應(yīng)邀參加在長安校區(qū)舉行的西北大學(xué)2019院士新年論壇暨楊鐘健學(xué)術(shù)講座第一百三十七講,為師生作了題為《等離激元光子學(xué)和納米光學(xué)基本問題研究》的報告。?

2019年1月18日,徐紅星應(yīng)邀為廈門大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院師生帶來了題目為《等離激元光子學(xué)和納米光學(xué)基本問題研究》的南強學(xué)術(shù)講座。?

徐紅星在武漢大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院各種會上強調(diào),要瞄準(zhǔn)世界科技前沿和國家重大需求,強化基礎(chǔ)研究,實現(xiàn)前瞻性基礎(chǔ)研究和引領(lǐng)性原創(chuàng)成果的重大突破。“中華民族走創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展道路才能真正強大起來,科學(xué)研究要為建設(shè)科技強國、質(zhì)量強國,提供有力的支撐。創(chuàng)新是學(xué)院目前的重點。”

獲得榮譽

2005年,獲中科院“百人計劃”項目資助;

2006年,獲國家杰出青年科學(xué)基金資助;

2008年,獲任科技部重大科學(xué)研究計劃項目首席科學(xué)家;

2010年,獲第十一屆中國青年科技獎

2010年,中國科學(xué)院百人計劃終期評估優(yōu)秀

2011年,獲中科院朱李月華優(yōu)秀教師獎;

2013年,獲中國科學(xué)院青年科學(xué)家國際合作獎;

2013年,獲中國物理學(xué)會饒毓泰物理獎

2013年,獲國務(wù)院政府特殊津貼;

2014年,長江學(xué)者特聘教授;

2017年11月,中國科學(xué)院院士;

2018年4月25日,獲得全國五一勞動獎?wù)?/a>;

2018年11月28日,當(dāng)選發(fā)展中國家科學(xué)院院士

2020年11月24日,當(dāng)選為全國先進工作者;

2021年6月,獲得湖北省優(yōu)秀共產(chǎn)黨員稱號。

2023年3月28日,愛思唯爾正式發(fā)布2022“中國高被引學(xué)者年度榜單”,徐紅星在列。

人物評價

徐紅星長期從事表面增強光譜和等離激元光子學(xué)(plasmonics)方面的研究工作,在單分子表面增強光譜和納米全光網(wǎng)絡(luò)方面做出了開創(chuàng)性和系統(tǒng)性的工作。(北京大學(xué)評)

徐紅星主要從事等離激元光子學(xué)、分子光譜和納米光學(xué)研究,是表面增強光譜和等離激元光子學(xué)領(lǐng)域的國際著名科學(xué)家,在相關(guān)方向做出重要原創(chuàng)性成果。(武漢大學(xué)評)

徐紅星學(xué)術(shù)水平高,是納米光學(xué)領(lǐng)域的國內(nèi)頂級學(xué)者,在國際上也很有影響。加上他為人謙遜、善于合作,對高端人才很有吸引力。他作為物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院院長,合理規(guī)劃學(xué)科布局,打造國際一流學(xué)科。引領(lǐng)了納米光學(xué)和等離激元光子學(xué)的學(xué)科發(fā)展,提升了學(xué)校和學(xué)院的國際影響力。(武漢大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院劉昌教授)

參考資料 >

徐紅星中國科學(xué)院院士.future.henu.edu.cn.2024-05-13

徐紅星.https://rsb.whu.edu.cn.2024-05-13

徐紅星.武漢大學(xué).2019-02-22

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中國科學(xué)院公布2017年院士增選結(jié)果.科學(xué)網(wǎng).2017-11-28

徐紅星當(dāng)選發(fā)展中國家科學(xué)院院士.武漢大學(xué).2019-02-22

武創(chuàng)院啟動醫(yī)療與物理研究所,徐紅星院士任首席科學(xué)家、所長.百家號.2024-05-14

河南省科學(xué)院院長聘任儀式舉行.今日頭條.2022-12-28

徐紅星_中國科學(xué)院物理研究所_萬方分析學(xué)者知識脈絡(luò).萬方.2022-01-19

14名中國大陸科學(xué)家當(dāng)選發(fā)展中國家科學(xué)院院士.中國政府網(wǎng).2018-11-28

全國勞動模范和先進工作者名單出爐 荊州4人當(dāng)選—荊州社會—荊州新聞網(wǎng).荊州新聞網(wǎng).2020-11-24

全省“兩優(yōu)一先”擬表彰對象名單_湖北黨建信息門戶網(wǎng)站.湖北黨建信息門戶.2022-01-19

名單曝光!武漢大學(xué)這94人入選“2022中國高被引學(xué)者榜單”,最具全球影響力!.今日頭條.2023-04-03

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