软物质是广泛存在于自然界并与我们日常生活息息相关的物质体系,泛指处于固体和理想流体之间的复杂凝聚态物质,主要共同点是其基本单元之间的相互作用比较弱（约为室温热能量级）,熵效应显著,且易形成有序结构。自20 世纪90 年代以来,在大批新型实验技术和理论方法的推动下,软物质物理学得以快速发展。基础研究方面,已经提炼出具有复杂相互作用的软物质系统的一些共性,在复杂有序结构的观测、结构形成的热力学和动力学机制等方面已取得重要的实验和理论进展。应用方面,平板显示、智能软材料、高性能新材料/ 新器件（如高强度碳纤维、复合材料、软性可穿戴太阳能电池等）、环保问题（如雾霾控制、水资源保护）、环保智能型建筑材料的开发以及生物医药相关研究领域的创新等,都与软物质研究直接相关。

自从法国物理学家P.G.de Gennes在1991年诺贝尔奖授奖会上,以“软物质”（Soft Matter）为演讲题目提出软物质概念以来,软物质就受到物理学家、化学家、材料学家和生物学家的广泛关注,软物质科学的内涵和覆盖领域得到了快速地扩展和充实。其科学内容和目标主要体现在以下几个层面：观测和发现软物质体系的复杂物理现象;针对不同软物质系统建立准确描述其运动规律的模型和理论;探讨软物质体系的一般运动规律。近10年软凝聚态物理的研究重点及热点包括以下几个方面。

颗粒物质物理

（1）颗粒物质气体、流体、固体的输运行为及力学性质;（2）各向异性颗粒及带电颗粒的相互作用。

聚合物物理

（1）分相与结晶;（2）玻璃化转变;（3）不同尺度上的非平衡相转;（4）高分子体系的流变学;（5）亚浓溶液和凝胶中的复杂相行为;（6）带电聚合物体系中的非高斯链行为及关联效应;（7）功能（光、电、磁）材料中的物理性质与结构之间的关联;（8）受限聚合物/纳米粒子复合体系的组装机理;（9）聚合物多尺度连贯研究;（10）智能软聚合物材料的自感知、自适应、自修复等问题。

胶体物理

（1）多分散胶体的平衡性质与结构动力学问题;（2）胶体动力学问题;（3）带电胶体的聚集与输运问题;（4）用胶体系统模拟其他凝聚态现象。

液晶物理

（1）新型液晶显示原理（如蓝相液晶显示、铁电液晶显示以及量子点技术）;（2）液晶弹性体,如应用于柔性显示;（3）生物液晶;（4）受限液晶体系;（5）分子级别模型的构建及计算模拟。

水的物理

（1）水的局部微观结构;（2）水在界面、受限体系中以及复杂相互作用下的物理特性;（3）水的模拟计算方法和实验观测技术;（4）水的界面结冰与抗冻机制。

超浸润表面

（1）具有特殊性能生物界面的仿生学原理;（2）仿生功能分子设计、材料表面微纳结构的精细调控与表征;（3）仿生智能多尺度界面材料。

生物大分子和细胞生物物理

（1）生物分子（蛋白质、DNA和RNA分子）的结构、相互作用和动力学,如分子自折叠机制,分子马达的运动机制;（2）非编码序列、非编码基因和非编码RNA,如非编码RNA参与的pathway及相关网络等;（3）生物膜相关的结构和动力学,如膜形变导致的膜蛋白之间的相互作用;（4）细胞骨架自组装、聚集结构和动态行为等;（5）单分子生物学,主要是将物理学中的新型显微、成像、探测和操纵技术用于生物体系,包括大分子体系的研究;（6）生物网络和系统生物学,主要包括网络的拓扑结构研究、动力学研究;（7）生物神经系统,如神经网络的时空动力学,感觉信号的处理机制,运动指令的发起和执行机制;（8）细菌生物物理,包括细菌运动机制、聚集形态等;（9）生物学启发的物理和工程问题。

介观结构与动力学

（1）介观组织的结构特点与描述;（2）介观结构的形成机制与组装机制;（3）介观结构与宏观物理性能的关系;（4）介观缺陷结构与演化;（5）介观尺度非平衡和电子多体物理。

功能软材料

（1）探索多级三维组装的原理与可能的路径;（2）调控耦合反应和路径依赖的介观过程;（3）通过尺度结构的设计与控制,优化介观尺度的输运和响应特性;（4）利用扰动、动力学和降解,实现亚稳中尺度系统的控制。

软凝聚态物理实验方法与理论方法

（1）发展更高信噪比、更高时空精度的观测方法和微纳操控技术;（2）发展多时空尺度的、高效的计算模拟方法;（3）发展整合物理、化学和力学过程的理论建模方法。

从统计数据（见表1）来看,在该领域,中国发表的论文数量从2009年的世界第3位（362篇）上升到2014年的世界第2位（671篇）,仅次于美国。被引次数也从2009年的世界第5位上升到2014的世界第2位（仅次于美国）,说明我国从事该领域研究的学者在国际上已经全面、稳固地占领了一席之地。近年来欧美发达国家大多数大学的物理系和研究机构已建立了软凝聚态物理的研究方向,研究队伍不断壮大,例如普林斯顿大学、宾夕法尼亚大学、加州大学洛杉矶分校、洛斯阿拉莫斯国家实验室、阿贡国家实验室、布洛克海文国立实验室、法兰西学院、巴黎高等师范学院、剑桥大学、德国尤利希研究中心固体研究所、马克斯·普朗克研究所和京都大学等。以软物质为基础的国际复杂自适应性物质组织ICAM现在已有近100个成员单位。近几年来,我国陆续引进和发展了一些致力于该领域研究的人才,分布于中国科学院理论物理研究所、厦门大学、中国科学院化学研究所、中国科学技术大学、北京大学、中国科学院物理研究所、上海交通大学、复旦大学、苏州大学等国内著名高校和研究所。

近30多年来,我国软凝聚态物理研究从无到有,通过持续的本土人才培养和国际人才引进,逐渐形成了具有一定规模的研究队伍,取得了一批具有较高国际声誉的研究成果。下面列举一些代表性的研究主题及其代表性研究团队与研究成果。

流体膜的弹性理论及几何方程

20世纪80年代,中国科学院理论物理研究所欧阳钟灿研究员（中国科学院院士,第三世界科学院院士）与合作者将液晶物理引入到流体生物膜的研究,提出了流体膜的弹性理论及几何方程,解开了血红细胞形状之谜。该工作曾获1993年首届亚洲华裔物理学杰出成就奖、1995年中国科学院自然科学一等奖、1999年国家自然科学奖二等奖、2004年何梁何利基金科学与技术进步奖。此外,其团队还在生物大分子弹性、生物分子马达等方面取得了有国际影响的成果。例如在2014年第24届世界生物传感器大会上,其团队成员舒咬根副研究员提出的基于FoF1-ATPase转动马达的生物传感器以其创新性获得了大会最佳论文奖第1名,舒咬根还因为该工作于2016年获邀在第九届生物医疗工程系统与技术国际联席会议（BIOSTEC2016）上作口头报告。

仿生智能界面材料的合成与制备

北京航空航天大学化学与环境学院院长江雷教授（中国科学院院士,第三世界科学院院士）长期从事仿生智能界面材料的合成与制备的研究工作,其研究成果“具有特殊浸润性（超疏水/超亲水）的二元协同纳米界面材料的构筑”获2005年国家自然科学奖二等奖。他还获得了2013年何梁何利基金科学与技术进步奖、2016年联合国教科文组织第五届纳米科学与技术特别贡献奖章,并于2016年当选美国工程院外籍院士。

全新的胶体实验模拟体系

厦门大学物理学院副院长刘向阳教授（长江特聘教授）发展了全新的胶体实验模拟体系,第1次从实验上定量验证了晶体生长中的成核过程的经典理论,这一结果发表在Nature上,对材料科学产生了广泛影响。他发现了生物超硬组织的有序微纳米结构及其生长原理,在科学界引起轰动并被媒体广泛报道,实现了通过真正三维纳米网络构筑来设计、制造全新功能材料的目标。该工艺已成功应用于制造超级生物丝,相关工作不仅发表在顶级学术刊物上,还申请了多项国际专利。

复杂流体的多尺度建模

北京大学数学系张平文教授（中国科学院院士,第三世界科学院院士）长期从事复杂流体的数学理论和计算方法等方面的研究,在复杂流体（如液晶高分子体系LCP）的多尺度建模方面取得了突破性的成果,其领导的研究课题“复杂流体的数学理论和计算方法”获得2014年国家自然科学奖二等奖。

巨电流变液结构和物理性质

重庆大学物理学院院长、香港科技大学物理系温维佳教授与合作者的工作“巨电流变液结构和物理性质的研究”荣获2014年国家自然科学奖二等奖,这是软物质科学第一次问鼎该奖项。其团队研发的巨电流变液材料已取得多项美国和中国专利,并于2010年正式投产,被广泛用于智能减震系统及智能装备的制造中。

蛋白质量化研究

南京大学物理系王炜教授带领的团队围绕蛋白质开展了持续、深入的定量研究,取得如下成果：（1）实现了氨基酸分组,阐明了蛋白质系统复杂性简化表征的物理学和生物学内涵;（2）提出新物理模型,揭示了几个典型蛋白分子的折叠、聚合物理机制和动力学特性;（3）揭示了p53蛋白分子为中心的网络信号转导动力学调控机制。在Nature Structural Biology、Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America、Physical Review Letters、Journal of the American Chemical Society等顶级杂志上发表论文180余篇,其中发表在Nature Structural Biology上的论文是物理学界唯一被评为邹承鲁优秀论文奖的研究成果。其团队成员曹毅教授在蛋白质分子力学特性和生物分子–固体界面的粘附机制方面取得了一系列突破性成果,获得第八届IUPAP国际生物物理大会的IUPAP–C6青年科学家奖,这是该奖项首次授予中国学者。

“相变现象”原理

香港科技大学物理学系韩一龙副教授的实验揭示了水结冰、冰化水“相变现象”原理,获全球华人物理和天文学会颁授的2014年“亚洲杰出成就奖”。

学科进一步发展的目标是要在现有基础之上,继续发挥我国在软物质及其交叉领域研究的优势,扩大研究队伍体量,争取在未来的10年达到欧美等国家和地区在相关领域的研究队伍的体量,培养专业人才,进一步增强竞争力。在“十三五”期间不仅能够继续做出一批具有国际水平的研究工作,力争在软物质结构与特性等方面取得重大进展,并且能够做出更多原创性和引领性的研究工作,发展具有重大意义的高性能软物质材料,在水的结构和动力学研究方面有所突破,开辟软物质研究的新方向。在产业应用方面,软凝聚态物理将在生物医用材料、柔性显示及人造器官开发研究中有广泛的前景。