值此纪念国家自然科学基金委员会建立二十周年之际，我的心情十分激动，因为我与科学基金真有不解之缘。自从我于1992年从加拿大Waterloo大学物理系做高级访问学者研究回国后，并于1993年首次获得国家自然科学基金资助以来，在科学基金的持续资助和促进下，在液态金属凝固过程中微观结构演变机理的模拟研究方面不断取得新的进展，并已开始从中国走向世界。回顾这十三年来科研工作的奋斗历程，我们的每一步进展都是在基金委、特别是金属材料学科领导的具体支持和鼓励下取得的，每一次成功都渗透了他们的一份心血，在此深表感激之情。

　　由于金属材料的宏观性能主要是由其在液态金属凝固过程中所形成的微观结构决定的，为了能够获得具有优良宏观性能的金属材料，就必须对液态金属的凝固过程及其微观结构如何经由团簇结构而演变成为非晶态或晶态结构的微观机制进行更为深入的研究。然而，在目前，无论是理论研究还是实验研究，都尚未真正触及到液态金属凝固过程中的团簇结构。其原因在于：从实验研究来看，在现有的实验条件下，对于处于熔点以上高温液态金属的微观结构以及在凝固过程中各阶段团簇结构的变化，特别是纳米级的大团簇结构的变化，很难进行精确的测定，更无法对其结构的演化过程进行跟踪测量。从理论研究来看，要能对纳米级以上的大团簇结构的形成和演变过程进行模拟跟踪研究：一方面，至少需要计算10 - 100万个原子以上的较大系统，才能获得一个边长约为50- 100原子的小立方体以进行最为基本的研究。而要使研究的系统更接近于实际情况，则需要更大的系统。而要真正实现对100万个原子以上的大系统的模拟研究，无论在计算机硬件还是软件方面，都还存在着相当大的困难需要去解决。另一方面，特别重要的是，还必须建立一套科学、简便而又完整地描述各种原子团簇、特别是纳米团簇结构的方法，才能从错综复杂的大量原子系统中，识别出各种团簇结构并观测到它们的形成和演变规律。正因为如此，导致液态金属凝固过程中团簇结构、特别是纳米级以上大团簇结构的形成、演变机理成为各国材料科学家们争相瞩目的研究领域。

　　正是在这一重要而又非常困难的研究情势下，我们提出采用分子动力学方法对液态金属的凝固过程进行模拟跟踪研究的课题，得到科学基金的持续资助。随着计算机技术的飞速发展,我们的研究工作也在不断向纵深发展。一方面，我们不断扩大模拟研究系统中的原子数，从原来只有500个液态金属原子的小系统，逐步扩大到拥有5万、10万个液态金属原子的较大系统的凝固过程的模拟研究（在我国的银河机上成功实现）。再进一步扩大到拥有40万个原子的大系统（在与我们有合作关系的澳大利亚的Clare超级计算机上实现）的模拟研究。目前正在进行100万个原子大系统的模拟研究。为进一步实现100万个以上原子的更大系统的模拟研究打下了坚实的计算技术基础。

　　另一方面，我们对凝固过程中微观结构的表征和演变过程的描述方面也取得了重要进展。随着我们能够进行模拟计算的原子数目的成十倍、成百倍、甚至上万倍的提高，能否对模拟研究计算中所获得的极其复杂、数量巨大的有关微观结构的数据，进行有效的分析与检测，也就成为我们能否继续前进的关键所在。为此，我们在相继提出了“原子示踪法”、“中心原子法”的基础上，又进一步结合Honeycuut-Andersen 的“键型指数法”，提出了“原子团簇类型指数法”，相当成功地描述了从只有十几个原子的基本原子团到拥有100 -150个原子左右的较大的原子团（其尺度已达到纳米级）的复杂的微观结构组态的形成与演变过程。当用这一方法分析5万、10万、40万个原子的较大系统时，获得的结果分别发表在《中国科学》、《Chin. Phys. Lett.》、《J. Mater. Sci. Lett.》、《Mater. Sci. Eng. B》、《J. Phys: Condens. Matter》、《J. Non-Crystalline Solids》等国内外著名刊物上，并立即得到有关同行专家、学者的密切关注。特别是材料科学领域的国际著名刊物之一《Mate. Sci. Eng. B》的评审人给予相当高的评价：“Good discussions for a very difficult task, scientific merit high”(对一个很困难的问题给出了很好的讨论，科学价值高)。另一个国际刊物《J. Non-Crystalline Solids》的评审人给予了更详细的评价：“In this paper, the authors report a cluster-type index method(CTIM) to describe the clusters, especially the nano-clusters formed in the system during rapid solidification process. …This paper appears to present an interesting study of the use of CTIM to simulate the formation of nano-clusters during rapid solidification process of liquid metals. This method should be of interest to readers of the Journal of Non-Crystalline Solids, especially those with an interest in solidification process of liquid metal. ….” （在本文中，作者报道一种描述快速凝固过程中系统内形成的原子团簇，特别是纳米团簇的原子团簇类型指数法（CTIM）…… 本文看来似乎提出一种有意义的研究，采用CTIM模拟液态金属快速凝固过程中纳米团簇的形成。这种方法对于JNCS的读者，特别是对于那些关心液态金属凝固过程的读者应该是有价值的……）正是这种国内外同行专家对前段工作的认可和密切关注，使我们更加坚信：只要我们这一研究工作能够继续前进，就一定能在液态金属凝固过程中微观结构演变机理的研究中取得新的进展。

　　正是在基金委的不断支持下，我们才能日益开展了国际交流与合作。我们研究工作取得初步成果后，开始引起国际上同行专家的密切关注和重视。1997年我们收到首届国际“材料智能加工与制造”学术会议(IPMM) 主席、澳大利亚Wollongong大学T.Chandra教授的热情邀请，此后，我们又收到第二、三、四、五届IPMM主席、加拿大British Columbia大学J.A.Meech教授的热情邀请，担任大会学术委员会委员（中国只有一名委员）并应邀在会上作了特邀主题报告。其他一些国际学术会议主席也邀请我们递交报告论文。这些国际会议主席对我们的热情邀请和信任, 既是国际学术界对我们在基金资助下所进行的现有研究工作的肯定, 也是我国科学界在该学科领域内获得的一种信誉。同时，在基金委的支持下，我们与澳大利亚New South Wales大学材料科学与工程学院开展了实质性的国际合作研究。经过多次相互访问，在许多问题上取得了共识。正是在对方的大力支持下，我们在对方的Clare超级计算机上完成了40万个原子，并正在进行100万个原子大系统的模拟研究。我们将进一步加强合作，争取今后能取得更好的研究成果。

　　总之，我们是在科学基金的持续资助下，经过较长时间的艰苦奋斗，才初步形成一个具有自己特色的关于液态金属凝固过程中微观结构、特别是原子团簇结构的演变与遗传特性模拟研究的新领域。我们的初步研究成果才开始从中国走向世界，国际交流与合作才不断向纵深发展。如果没有科学基金的持续资助，这一切都是不可想象的。我们一定要勉励自己，继续在基金委的支持下，不失时机地抓住这一强劲的发展势头，进行深入的研究，争取攀登上该领域的高峰。

　　刘让苏 1935年2月生,湖南大学应用物理系教授、湖南大学功能材料物理研究所所长。