基本情況
姓 名 薛具奎
性 別 男
職 稱 教 授/博導
工作簡歷
薛具奎1989.9-1991.1 在中科院計算中心做訪問學者。1991.2-1996.7 在西北師範大學物理系任教。1996.9-1999.7 在中國科學院寒區旱區環境與工程研究所攻讀博士學位並獲大氣物理專業博士學位（進行非線性動力學與非線性熱力學的研究）。1999.8至今，在西北師範大學物理與電子工程學院任教。主要研究方向
在科學研究方面，注重前沿性及學科的交叉與融合，研究內容覆蓋面較廣，研究成果具有一定的創新性。研究成果得到4項國家自然科學基金和2項甘肅省自然科學基金資助，發表SCI收錄論文80餘篇，其中在國際物理學頂級刊物Phys.Rev.Lett上發表1篇、在Phys.Rev.A(E)上發表10餘篇。 超冷原子分子理論
玻色-愛因斯坦凝聚（BEC）的實現掀起了超冷原子分子物理研究的熱潮。玻色-愛因斯坦凝聚是一全新的超低溫量子物態，被稱為物質的第五態。處於這種狀態的大量原子行為像單個粒子一樣，是一種巨觀量子簡併現象，具有強相干性。而超冷簡併費米氣體的實現更讓科學家們著迷和驚喜，並更加激發了人們研究超冷簡併量子氣體的熱情。超冷量子簡併氣體所具有的奇特性質使它不僅具有理論上的意義，而且在原子操控、原子相干與原子雷射、原子鐘、量子信息與計算、晶片技術、精密測量和納米技術等領域有重要的套用前景，成為當今物理學領域的一個研究熱點。超冷原子之間及其與外場之間的相互作用產生了極其豐富的動力學行為、複雜的物理現象以及新的物理問題。我們在該領域開展了一系列富有特色的工作：
超冷量子簡併氣體在光學晶格中輸運特性與量子相變
包括超冷量子簡併(混合)氣體在高維方形和環形光學晶格中穩定性、聲波激發、能帶結構、隧穿特性、超流-絕緣態轉變、物質波干涉、局域化特徵及自囚禁現象等。
超冷量子簡併氣體在外場中集體激發及相變特徵
包括超冷量子簡併(混合)氣體在外勢場中的基態性質、非線性模－模耦合特徵、量子拍現象、參數共振特徵及其引起的相分離特徵及熱力學性質等。
超冷量子簡併氣體中非線性物質波 包括超冷量子簡併(混合)氣體在外場中非線性物質波的激發、演化規律、穩定性、相互作用特徵以及利用Feshbach共振技術和雷射場對物質波的調控等。
玻色-愛因斯坦凝聚體性態及集體行為
玻色-愛因斯坦凝聚（BEC）是一個全新的超低溫物態，是物質的一種奇特狀態,被稱為物質的第五態。處於這種狀態的大量原子的行為像單個粒子一樣，是一種巨觀量子簡併現象。玻色-愛因斯坦凝聚態所具有的奇特性質使它不僅具有理論上的意義,而且在原子雷射、晶片技術、精密測量和納米技術等領域有重要的套用前景，因此引起了人們的廣泛關注，並成為當今物理學領域的一個研究熱點。
在超低溫下，原子之間及其與雷射場之間的相互作用產生了極其豐富的動力學行為和複雜的物理現象，如超流性、量子渦旋態、巨觀量子隧穿和相干、非線性物質波等。其中BEC在外勢場中集體激發及穩定性、光學晶格勢中BEC動力學性質及能帶特徵成為人們關注的焦點問題之一。近幾年，我們在該領域開展了一些富有特色的工作，主要包括：研究了單分量BEC在非簡諧勢中的激發特性,發現兩低能模頻譜在非簡諧勢中會發生藍移或紅移現象,且兩低能激發模會發生非線性耦合; 研究了BEC在非簡諧阱中的集體激發特徵，討論了阱的非簡諧性對激發模的影響；研究了雙組份BEC中的模摸耦合特徵、量子拍現象、參數共振特徵及其引起的相分離特徵等;研究了原子三體相互作用對光晶格中BEC能譜結構和隧穿特性的影響, 發現很弱的原子三體相互作用對系統的動力學和能量不穩定性、能級結構和隧穿特性會產生很大影響;研究了BEC在高維周期勢中的輸運特性以及發生局域態和自囚禁態的動力學特徵,發現晶格維數對系統動力學特性存在顯著影響,BEC發生自囚禁的臨界條件與晶格維數密切相關;進一步研究了簡併費米超流氣體在高維光晶格中的輸運性質,發現當系統從BEC過渡到BCS時,費米氣體在光晶格中的動力學性質完全不同;將光晶格中BEC的研究推廣到了環形周期光晶格中，研究了BEC在環形周期光晶格中的穩定性及其隧穿特性；研究了BEC的壓縮性特徵，從理論上給出了一種在實驗上可實現的可控壓縮方法；研究了囚禁BEC中的調製不穩定性特徵，得到了一新的調製不穩定性條件；研究了雷射與BEC中物質波和量子渦旋的相互作用特徵，發現雷射束可有效地控制物質波和渦旋（反射或捕獲）的行為，並研究了發生控制的臨界條件；利用我們發展的非平面理論（見研究方向2），從動力學的角度研究了囚禁BEC中環狀物質波的振盪特徵、輻射規律、穩定性及相互作用特徵，解釋了環狀物質波發生周向不穩定的動力學機理，並將該研究推廣到了雙組份BEC;……
複雜電漿不穩定性與非線性行為
主要研究複雜電漿性態、不穩定性以及電漿集體運動規律、電漿與電磁場、雷射場及其它形態物質的相互作用等。電漿物理的涉及領域廣、學科交叉多、套用前景好。因此，對電漿物理中這類問題的深入研究，對解決各分支領域中帶有共性的重大理論問題、促進電漿技術的發展和套用都具有重要的科學意義和實際意義。本人在該方向作了一些探索研究: （1）研究了複雜電漿中的一類重要不穩定現象—調製不穩定性，包括平行調製不穩定性、斜調製不穩定性、高維、非平面調製不穩定性以及非均勻、耗散複雜電漿調製不穩定性等，分析了發生調製不穩定的臨界條件以及複雜電漿物理要素對調製不穩定性的影響。（2）研究了複雜電漿中的一類重要非線性波—衝擊波和孤波的激發機制、傳播特性以及塵埃顆粒特性及其動力學對非線性波模態和特性的影響，特別將這一研究也推廣到了高維、非平面以及非均勻、耗散複雜電漿。上述對高維、非平面以及非均勻、耗散複雜電漿調製不穩定性和非線性波的研究，得到了一系列新的調製不穩定判據和調製不穩定的控制方程、建立了一系列新的非線性波模型方程及其演化規律、獲得了一系列具有重要科學意義和實際套用價值（使理論研究更接近於實際問題）的成果，並且從一定程度上豐富和發展了等離子理論和孤立子理論。
動力系統複雜性以及混沌的控制與同步
非線性科學是一綜合性、交叉性、集成性的學科，在揭示物質世界基本規律、預見新現象、促使不同學科交叉和滲透、推動基礎學科和新興學科的發展、引領新技術革命等方面起到了無可替代的重要作用。
複雜動力系統的失穩、相干結構的生成與維持、混沌與湍流的形成機理及控制等是非線性科學關注的焦點問題。動力系統穩定性、時空有序結構與混沌的關聯等是本方向關注的重要研究內容；同時，研究非線性系統中擬序結構的自組織行為及其動力學和熱力學機理，對揭示擬序結構的產生和演化機理、尋找對動力學複雜性的整體刻畫方法，將具有重要的科學價值。然而，目前人們對有序結構的自組織過程及其與系統熵變的關係往往僅停留在一般概念性的理解上，對其定量研究非常少見，我們在該領域開展了富有特色的工作，將熱力學與動力學結合，運用耗散結構理論的觀點和方法，定量研究了一類複雜動力系統中有序結構（如邊界層物理中的大渦及沙漠中綠洲）的自組織行為及其耗散結構特徵，揭示了自組織過程的熱力學與動力學機理。
出版著作
《非線性物理基礎》，蘭州大學出版社，2002
承擔項目
主持國家自然科學基金“混合超冷簡併量子氣體中集體行為和相變特徵的研究（2008－2010，
編號10774120）.
主持國家自然科學基金“柱型、球型孤波及其穩定性的研究（2004－2006，編號10347006）。
主持國家自然科學基金“非平面、高維孤波及其相互作用的研究（2005－2007，編號10475066）。
主持甘肅省自然科學基金“塵埃等離子中非線性波相互作用的研究”（2006－2007，編號3ZS051-A25-013）。
2006年獲得555創新人才工程科研資助經費3萬元
獲獎情況
2006年三月入選甘肅省“555創新人才工程”第二層次人選
非平面波及其穩定性研究。2006年獲甘肅省高校科技進步一等獎
連續介質物理中多種線性與非線性波及其穩定性問題研究。2005年獲甘肅省科技進步獎二等獎
2005年12月獲甘肅省第十二屆高校青年教師成才獎
非線性局域擬序結構的研究。2004年獲甘肅省高校科技進步二等獎
一類非線性物理問題的研究。2003年獲甘肅省科技進步三等獎
指導全國大學生數學建模競賽於2001、2002年度分別獲得甘肅省二等獎、一等獎。
模擬粘性分離流的數值方法研究。1997年獲甘肅省科技進步三等獎
流體運動的擴散拋物化理論、方程和數值方法。1997年獲中國科學院自然科學一等獎
模擬粘性分離流的數值方法研究。1996年獲甘肅省高校科技進步二等獎
數值模擬粘性分離流場的算法研究。1992年獲甘肅省高校科技進步二等獎
發表論文情況
Ju-Kui Xue(薛具奎), Ai-Xia Zhang，Jie liu, Self-trapping of Bose-Einstein condensates in optical lattices: The effect of the lattice dimension. Phys. Rev. A, 77, 013602(2008)
Ju-Kui Xue(薛具奎), Guan-Qiang Li, Ai-Xia Zhang，Ping-Peng, Nonlinear mode coupling and resonant excitations in two-component Bose-Einstein condensates. Phys. Rev. E, 77, 016606(2008)
Ai-Xia Zhang, Ju-Kui Xue(薛具奎), Band structure and stability of Bose-Einstein condensates in optical lattices with two and three-atom interactions. PHY. REV. A 75, 013624 (2007）
Guan-Qiang Li,Li-Bin Fu,Ju-Kui Xue(薛具奎), Xu-Zong Chen,and Jie Liu, Collective excitations of a Bose-Einstein condensate in an anharmonic trap，PHY. REV. A74, 055601 (2006)
Ju-Kui Xue(薛具奎)，Comment on "Stable and unstable vector dark solitons of coupled nonlinear Schr?dinger equation: Application to two-component Bose-Einstein condensates，Phys. Rev. E 73，028601（2006）
Ju-Kui Xue(薛具奎),Head-on collision for dust acoustic waves. Phys. Rev. E 69, 016403(2004)
Ai-Xia Zhang, Ju-Kui Xue(薛具奎),The dynamics and stabilities of Bose–Einstein condensates in deep optical lattices. Phys. Lett. A, 372 , 1147(2008)
Hao-Cai Li, Hai-Jun Chen, Ju-Kui Xue(薛具奎), Analytical studies of two-component Bose–Einstein condensates in two-dimensional optical lattices. Phys. Lett. A, 372, 2746(2008)
CHEN Hai-Jun, LI Hao-Cai, and XUE Ju-Kui(薛具奎), Stability of Two-Component Bose–Einstein Condensates in Bessel Optical Lattices. Commun. Theor. Phys. 49, 1519 (2008)
Wen-Mei Yong and Ju-Kui Xue(薛具奎)，Weak nonlinear matter waves in a trapped two-component Bose–Einstein condensates. Phys. Scr. 77 (2008) 035002
Ai-Xia Zhang, Ju-Kui Xue(薛具奎),Dynamics of Bright/Dark Solitons in Bose–Einstein Condensates with Time-Dependent Scattering Length and External Potential. CHIN.PHYS.LETT. Vol. 25, No. 1 (2008) 39
Mu Ai-Xia, Zhou Xiao-Yan, and Xue Ju-Kui(薛具奎), The dynamics of triple-well trapped Bose-Einstein Condensates with atoms feeding and loss effects.Chinese Physics B,17,1(2008)
WEI Xiu-Fang, TANG Rong-An, YONG Wen-Mei, XUE Ju-Kui(薛具奎), Nonlinear Landau–Zener Tunneling with Two and Three-Body Interactions. CHIN.PHYS.LETT. Vol. 25, No. 5 (2008) 1564
Shi-Ling Tian, Rong-An Tang, and Ju-Kui Xue(薛具奎), Waves in a bounded two component electron-dust plasma. Phys. Plasmas15, 043703 (2008)
Ping Peng, Guan-Qiang Li, Ju-Kui Xue(薛具奎)，Collisional phase shifts of ring dark solitons in inhomogeneous Bose–Einstein condensates. Phys. Lett. A, 365 (2007) 458
Nan-Xia Wei and Ju-Kui Xue(薛具奎)，Low frequency electrostatic waves in a cylindrically bounded dusty magnetoplasma with nonadiabatic dust charge fluctuation. Phys. Plasmas14, 053701 (2007)
Ju-Kui Xue(薛具奎)，Bose-Einstein condensates in a ring optical lattices. Phys. Lett. A,358 (2006) 74–79
Nan-Xia Wei, Ju-Kui Xue(薛具奎)，Bounded dust-acoustic waves in a cylindrical bounded collisional dusty plasma with dust charge variation . Phys. Plasmas13, 052101 (2006)
Ju-Kui Xue(薛具奎)，Peng Ping, Head-on collision of ring dark soliton in Bose-Einstein condensates. Chinese Phys. 15, 1149 (2006)
Ju-Kui Xue(薛具奎)，Li-Ping Zhang(張麗萍), Nonlinear waves in nonplanar and nonuniform dusty plasmas，Phys. Plasmas13, 022104 (2006)
Rong-An Tang(唐榮安), Ju-Kui Xue(薛具奎)，Chaotic synchronization by replacing nonlinear terms with signals. Chaos, Solitons and Fractals 28, 228(2006)
Ju-Kui Xue(薛具奎)，Interaction of solitary waves in magnetized warm dusty plasmas with dust charging effects, Chinese Phys. 15, 0562 (2006)
Ju-Kui Xue(薛具奎), The dynamics of ring dark soliton in inhomogeneous Bose-Einstein condensates.Eur. Phys. J. D,37, 241(2006)
Ju-Kui Xue(薛具奎), Controllable compression of bright soliton matter waves. J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 38, 3841–3848 (2005)
Ju-Kui Xue(薛具奎), Modulational instability of the trapped Bose–Einstein condensates. Phys. Lett. A 341 (2005) 527–531
Ju-Kui Xue(薛具奎), Interaction of ring dark solitons with ring impurities in Bose–Einstein condensates. J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 38 (2005) 671–681
Ju-Kui Xue(薛具奎), A cylindrical Davey–Stewartson equation for a modulated cylindrical wave packet. Phys. Plasmas12, 092107 (2005)
Li-Ping Zhang(張麗萍), Ju-Kui Xue(薛具奎), The instability of electrostatic wave in a magnetized dusty plasma with nonadiabatic dust charge fluctuation. Chinese Physics. 14,2052(2005)
Ju-Kui Xue(薛具奎), Non-linear waves in non-planar inhomogeneous dusty plasmas. Eur. Phys. J. D 33, 433-435(2005)
Ju-Kui Xue(薛具奎), Modulation of magnetized multidimensional waves in dusty plasma. Phys. Plasmas12, 062313 (2005)
Li-Ping Zhang and Ju-Kui Xue(薛具奎), Shock wave in magnetized dusty plasmas with dust charging and nonthermal ion effects. Phys. Plasmas 12, 042304 (2005)
Ju-Kui Xue(薛具奎),Nonplanar dust-ion acoustic shock waves with transverse perturbation. Phys. Plasmas12, 012314 (2005)
Li-Ping Zhang(張麗萍), Ju-Kui Xue(薛具奎),Effects of the dust charge variation and non-thermal ions on multi-dimensional dust acoustic solitary structures in magnetized dusty plasmas. Chaos, Solitons and Fractals 23, 550 (2005).
Ju-Kui Xue(薛具奎),Head-on collision for dust acoustic waves. Phys. Rev. E 69, 016403(2004)
Ju-Kui Xue(薛具奎), Cylindrical and spherical ion-acoustic solitary waves with dissipative effect. Phys. Lett. A322, 225(2004)
Ju-Kui Xue(薛具奎), Modulational instability of multi-dimensional dust ion-acoustic waves. Phys. Lett. A330, 390(2004)
Ju-Kui Xue(薛具奎), Head-on collision of blood solitary waves. Phys. Lett. A331, 409(2004)
Ju-Kui Xue(薛具奎), The nonlinear evolution of ring dark solitons in Bose–Einstein condensates. J. Phys. A: Math. Gen. 37, 11223–11228 (2004)
Ju-Kui Xue(薛具奎), Interaction of the non-planar dust ion-acoustic solitary waves. Europhys. Lett., 68 (5), pp. 645–651 (2004)
Ju-Kui Xue(薛具奎)，Propagation of nonplanar dust-acoustic envelope solitary waves. Physics of Plasmas. 11, 1860-1865(2004)
Rong-An Tang(唐榮安), Ju-Kui Xue(薛具奎)，Nonthermal electrons and warm ions effects on oblique modulation of ion-acoustic waves. Physics of Plasmas. 11, 3939-3944(2004)
Ju-Kui Xue(薛具奎), Reply on Kadomtsev-Petviashvili (KP) Burgers equation in a dusty plasmas with non-adiabatic dust charge fluctuation. The European Physical Journal D, 28, 283 (2004)
Ju-Kui Xue(薛具奎), Electrostatic waves in inhomogeneous dusty plasmas with grain charge fluctuation. Choas, Solitons & Fractals., 19(4), 971-975 (2004)
Ju-Kui Xue(薛具奎), Lang He(郎和), The KP and ZK equations for electrostatic waves with grain charge fluctuation. Chinese Physics. 13, 60-64(2004)
Ju-Kui Xue(薛具奎), Lang He(郎和), Modulational instability of cylindrical and spherical dust ion-acoustic waves. Physics of Plasmas. 10(2), 339-342(2003)
Ju-Kui Xue(薛具奎), Cylindrical dust acoustic waves with transverse perturbation. Physics of Plasmas. 10(8), 3430-3431（2003）
Ju-Kui Xue(薛具奎), Cylindrical and spherical dust ion acoustic shock waves. Physics of Plasmas. 10(12), 4893(2003).
Rong-An Tang(唐榮安), Ju-Kui Xue(薛具奎)，Stability of oblique modulation of dust-acoustic waves in a warm dusty plasma with dust charge variation. Physics of Plasmas. 2003, 10(9), 3800-3803.
Ju-Kui Xue(薛具奎), A spherical KP equation for dust acoustic waves. Phys. Lett. A. , 314, 479-483(2003)
Ju-Kui Xue(薛具奎), Modulation of dust acoustic waves with non-adiabatic dust charge fluctuations, Phys. Lett. A, 320 (2003) 226–233
Ju-Kui Xue(薛具奎), Kadomtsev-Petviashvili (KP) Burgers equation in a dusty plasmas with non-adiabatic dust charge fluctuation. The European Physical Journal D, 26, 211-214 (2003)
Ju-Kui Xue(薛具奎), Modulational instability of ion-acoustic waves in a plasma consisting of warm ions and non-thermal electrons. Choas, Solitons & Fractals 18(4), 849-853. (2003)
Ju-Kui Xue(薛具奎), Rong-An Tang(唐榮安), Oblique Modulation of Ion-Acoustic Waves in a Warm Plasma. Physica Scripta. , 67,74 –76(2003)
Ju-Kui Xue(薛具奎), Nonlinear dust kinetic Alf′ven waves in warm dusty plasmas. Physica Scripta. , 2003, 68, 394 –398
Ju-Kui Xue(薛具奎), Lang He(郎和)，Modulational instability of ion-acoustic waves in a warm plasma with a relativistic electron beam. Communications in Theoretical Physics. 39,465-468（2003）
Ju-Kui Xue(薛具奎), Modulational instablity of the dust ion acoustic waves in a collisional dusty plasma. Communications in Theoretical Physics. 40, 717–720, (2003)
Ju-Kui Xue(薛具奎), Lang He(郎和), Effect of dust charge variation on dust-acoustic solitary waves in a magnetized two-ion-temperature dusty plasma. Chinese Physics. , 12, 538-541 (2003)
Ju-Kui Xue(薛具奎), Duan Wenshan，Lang He, Modulational instability of ion-acoustic waves in a warm plasma. Chinese Physics. , 11(11), 1184-1187（2002）
Ju-Kui Xue(薛具奎)，Hu Yinqiao (胡隱憔)，Numerical simulating for oasis-desert interaction. Advances in Nature Science., 11(9),675-680（2001）
薛具奎，胡隱憔，對流邊界層大渦自組織過程的數值研究。力學學報， 34(6),970-976（2002）
薛具奎，胡隱憔，綠洲－沙漠相互作用的數值研究。自然科學進展，11(5),514（2001）
薛具奎, 非定常不可壓N-S方程的一種有效預處理數值方法。水動力學研究與進展(A輯)，17，729-737（2002）
薛具奎, 對求解不可壓非定常流的預處理方法的研究。計算物理， 19(5),403-407（2002）
薛具奎，胡隱憔，對流渦胞自組織過程的數值研究。高原氣象，21(4),354-358（2002）
薛具奎，胡隱憔，對流邊界層的Lyapounov穩定性分析。高原氣象，19（2）,235-243（2000）
Ju-Kui Xue(薛具奎)，Research of accuracy and convergence of TVD algorithm for high-speed viscous flow. Numerical Methods in Laminar and Turbulent flow. ,9(1)( 1995)
Ju-Kui Xue(薛具奎)，A time-dependent space marching algorithm for three-dimensional PNS equations. Computational Fluid Dynamics. (selected topics), Springer, 1995.
薛具奎, 推進—疊代算法計算效率的研究。力學學報，26（4）(1994)
薛具奎, 迎風通量差分分裂法對邊界層特性的數值模擬。力學學報，1992，24（3）
Ju-Kui Xue(薛具奎), Ru-Quan Wang, An efficient algorithm for hypersonic viscous flows. ACTA MECHANICA SINICA, 7(3)( 1991)
薛具奎, 王汝權，高超音速粘性流的快速算法。力學學報，23（6）（1991）
薛具奎, 王汝權，凹型鈍頭體超音速粘性流場的數值模擬。計算物理，7（4）（1990）
