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徐光憲，浙江省紹興人，中國(guó)共產(chǎn)黨黨員，中國(guó)著名的化學(xué)家和教育家， 1980年當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院學(xué)部委員(院士)，1920年11月7日出生，2015年4月28日仙逝。

徐光憲先生1944年畢業(yè)于上海交通大學(xué)化學(xué)系, 獲得理學(xué)學(xué)士學(xué)位. 1949年和1951年在美國(guó)哥倫比亞大學(xué)先后獲得理學(xué)碩士和哲學(xué)博士學(xué)位, 被選為美國(guó)Phi Lambda Upsilon榮譽(yù)化學(xué)會(huì)員及Sigma Xi榮譽(yù)科學(xué)會(huì)員. 抗美援朝開始后, 他沖破美國(guó)設(shè)置的阻止中國(guó)留學(xué)生歸國(guó)的封鎖, 與妻子高小霞一道, 毅然回國(guó)投身于新中國(guó)建設(shè). 他歷任北京大學(xué)化學(xué)系副教授、教授, 期間由于國(guó)家發(fā)展原子能工業(yè)的迫切需要, 服從組織分配, 調(diào)到技術(shù)物理系任副系主任兼核燃料化學(xué)教研室主任十余年. 文革后返回化學(xué)系, 擔(dān)任化學(xué)系無(wú)機(jī)化學(xué)教研室主任, 先后創(chuàng)立了稀土化學(xué)研究中心和稀土材料化學(xué)及應(yīng)用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 并分別擔(dān)任主任、學(xué)術(shù)委員會(huì)主任、名譽(yù)主任. 1980年與老一輩稀土科學(xué)家和管理專家一起, 發(fā)起成立了中國(guó)稀土學(xué)會(huì), 并當(dāng)選為副理事長(zhǎng), 1998年當(dāng)選為榮譽(yù)副理事長(zhǎng). 1986年當(dāng)選為中國(guó)化學(xué)會(huì)第22屆理事會(huì)理事長(zhǎng)、1986-1994年兼任國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)化學(xué)科學(xué)部主任. 1987年任IUPAC第25屆國(guó)際配位化學(xué)會(huì)議大會(huì)執(zhí)委會(huì)主席, 1986-2007年連續(xù)擔(dān)任第1至第5屆國(guó)際稀土開發(fā)和應(yīng)用大會(huì)主席或?qū)W術(shù)委員會(huì)主席. 1989-1995年任亞洲化學(xué)聯(lián)合會(huì)主席. 他長(zhǎng)期擔(dān)任《中國(guó)科學(xué)》、《科學(xué)通報(bào)》、《高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報(bào)》副主編, 2002-2007年任《中國(guó)科學(xué): 化學(xué)》中、英文輯執(zhí)行主編; 創(chuàng)立《中國(guó)稀土學(xué)報(bào)》(中、英文版)并擔(dān)任主編. 他還曾是第三屆全國(guó)人大代表、第五至第八屆全國(guó)政協(xié)委員。

徐先生始終堅(jiān)持“立足基礎(chǔ)研究, 面向國(guó)家目標(biāo)”的研究理念, 將國(guó)家重大需求和學(xué)科發(fā)展前沿緊密結(jié)合, 在稀土分離理論及其應(yīng)用、稀土理論和配位化學(xué)、核燃料化學(xué)等方面做出了重要的科學(xué)貢獻(xiàn)。

稀土是化學(xué)元素周期表中Sc、Y和15個(gè)鑭系元素的總稱, 由于鑭系元素化學(xué)性質(zhì)十分相似, 分離十分困難. 但鑭系元素含有不同數(shù)目電子占據(jù)的4f電子亞層, 能級(jí)極為豐富. 13種三價(jià)鑭系離子共有1639個(gè)能級(jí), 在這些能級(jí)之間, 有199177個(gè)可能的光學(xué)躍遷. 因此稀土元素具有十分豐富的光、電、磁性能, 在高新技術(shù)材料和國(guó)防尖端技術(shù)中有廣泛的應(yīng)用. 美國(guó)國(guó)防部和日本防衛(wèi)廳都把除Pm以外的16種稀土元素定為戰(zhàn)略元素. 我國(guó)擁有得天獨(dú)厚的稀土資源, 儲(chǔ)量居世界前列。

1972年初, 徐先生從研究Pr/Nd分離開始, 系統(tǒng)地開展了稀土分離方法的理論和實(shí)驗(yàn)研究. 針對(duì)常用的Alders液液萃取理論只能計(jì)算級(jí)數(shù), 不能提供完整優(yōu)化的工藝參數(shù), 以及易萃和難萃組分萃取比EA和EB分別恒定的基本假設(shè)與實(shí)驗(yàn)不符合的缺點(diǎn), 提出“混合萃取比EM(即稀土混合組分的總萃取比)”的新概念以及“EM恒定”的新假設(shè), 在國(guó)際上首次創(chuàng)建了適用于稀土分離的串級(jí)萃取理論, 并推導(dǎo)出計(jì)算最優(yōu)化工藝參數(shù)所需的全部理論公式. 由于取消了EA和EB恒定的假設(shè), Alders的級(jí)數(shù)公式不再成立, 徐先生借鑒了石油化工分餾工藝設(shè)計(jì)中計(jì)算理論塔板數(shù)所用的“純度作圖法”, 針對(duì)單一稀土產(chǎn)品的高純度要求(99~99.999%), 提出了“純度對(duì)數(shù)求級(jí)數(shù)的作圖法”, 大大提高了高純度稀土分離中萃取級(jí)數(shù)的計(jì)算精度. 在此基礎(chǔ)上, 又推導(dǎo)出基于EM的級(jí)數(shù)計(jì)算公式, 使之可以準(zhǔn)確地計(jì)算萃取段和洗滌段的級(jí)數(shù), 料液、萃取劑、洗液的流量和濃度比, 以及其它最優(yōu)化工藝參數(shù)。

嚴(yán)純?nèi)A教授在研究生期間向?qū)熜旃鈶椩菏?、李?biāo)國(guó)教授匯報(bào)計(jì)算結(jié)果

為把該理論應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn), 徐先生帶領(lǐng)科研組深入到我國(guó)早期三個(gè)最大的稀土分離廠, 包頭稀土三廠、上海躍龍化工廠和廣州珠江冶煉廠等, 進(jìn)行了一系列小型實(shí)驗(yàn)和工業(yè)規(guī)模的驗(yàn)證試驗(yàn). 在將該理論用于工業(yè)生產(chǎn)獲得成功的基礎(chǔ)上, 又分別在上海躍龍化工廠、包頭冶金研究所以及廣東、江西等主要稀土分離研究和生產(chǎn)基地舉行了“串級(jí)萃取理論討論班”, 使該理論在國(guó)內(nèi)稀土分離研究、設(shè)計(jì)院所和生產(chǎn)企業(yè)的骨干技術(shù)人員中廣泛傳播并迅速得到推廣應(yīng)用。

八十年代初, 徐先生帶領(lǐng)科研組又發(fā)展了上述理論和計(jì)算方法, 與北大數(shù)學(xué)系徐獻(xiàn)瑜先生合作, 建立了萃取流程的傳質(zhì)和平衡模型, 使之不僅可以進(jìn)行多組分稀土串級(jí)萃取分離最優(yōu)化工藝參數(shù)的設(shè)計(jì), 還能利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真計(jì)算, 從而可以實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、準(zhǔn)確地反映多個(gè)稀土組分在各級(jí)水相和有機(jī)相的濃度分布. 在此基礎(chǔ)上所建立的稀土串級(jí)萃取“一步放大”新工藝設(shè)計(jì)專家系統(tǒng), 可以根據(jù)國(guó)內(nèi)外各種的稀土資源、不同的原料組成以及多種產(chǎn)品純度規(guī)格和收率要求等市場(chǎng)需要變化, 在一周內(nèi)設(shè)計(jì)出優(yōu)化的分離工藝流程和參數(shù), 并可將設(shè)計(jì)參數(shù)不經(jīng)過(guò)傳統(tǒng)的小試、中試、擴(kuò)試和工業(yè)規(guī)模試驗(yàn), 直接應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn), 大大縮短了新工藝從研究、開發(fā)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的周期. 此外, 徐先生還領(lǐng)導(dǎo)建立了包括“三出口”分離工藝、“輕、中、重稀土元素的全分離”、“高效的新啟動(dòng)方式”、“高純中重稀土萃取分離”, 以及工藝銜接中的“稀土皂化”和“稀土洗滌”等多個(gè)稀土分離新工藝流程. 上述理論和技術(shù)已在我國(guó)稀土分離工業(yè)中得到普遍的應(yīng)用, 徹底改變了我國(guó)稀土分離工業(yè)的落后面貌, 實(shí)現(xiàn)了我國(guó)從稀土資源大國(guó)向稀土生產(chǎn)大國(guó)的跨越, 為實(shí)現(xiàn)我國(guó)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的單一和高純稀土的生產(chǎn)技術(shù)、并在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中超過(guò)法、美、日等國(guó)而領(lǐng)先于世界做出了重大貢獻(xiàn)。

徐先生在晚年密切關(guān)注我國(guó)稀土及伴生釷資源的保護(hù)性開采和環(huán)境效應(yīng)問題, 以80多歲的高齡之身, 先后赴四川冕寧和內(nèi)蒙古包頭白云鄂博礦區(qū)考察, 兩次組織相關(guān)領(lǐng)域的院士給時(shí)任國(guó)務(wù)院總理溫家寶建言獻(xiàn)策, 呼吁稀土和伴生釷資源的保護(hù)和可持續(xù)綠色開采. 溫家寶同志均給予及時(shí)批復(fù), 并責(zé)成中央有關(guān)部門和相關(guān)地方政府予以落實(shí). 徐先生為我國(guó)稀土和釷資源的綜合利用和環(huán)境保護(hù)貢獻(xiàn)了重要力量。

在量子化學(xué)和化學(xué)鍵理論研究方面, 徐先生及其課題組在國(guó)際上首先提出正弦型同系能級(jí)線性規(guī)律公式; 建立了適用于稀土化合物量子化學(xué)計(jì)算的方法和程序, 并對(duì)多種類型稀土化合物的電子結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究, 深化了對(duì)稀土化合物電子結(jié)構(gòu)和成鍵規(guī)律的認(rèn)識(shí); 提出原子共價(jià)的新概念及其量子化學(xué)定義, 通過(guò)對(duì)一系列化合物中原子價(jià)的計(jì)算和分析, 證實(shí)原子共價(jià)新定義的普遍適用性, 圓滿解決了Pauling、Mayer等人的定義中存在的問題; 提出根據(jù)分子中包含的分子片數(shù)n、成環(huán)數(shù)c、π鍵數(shù)目π和分子的超額電子數(shù)x劃分分子結(jié)構(gòu)類型的(nxcπ)計(jì)算方法和判斷其穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)規(guī)則, 為全部無(wú)機(jī)分子和有機(jī)分子提供了一個(gè)新的分類法, 可用來(lái)預(yù)測(cè)分子的結(jié)構(gòu)類型和穩(wěn)定性、指導(dǎo)合成實(shí)驗(yàn)。

在配位化學(xué)研究方面, 徐先生及其領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上最早發(fā)現(xiàn)鈉鉀等堿金屬離子具有絡(luò)合配位能力, 并測(cè)定出其與某些陰離子之間的配位平衡常數(shù); 提出絡(luò)合平衡的吸附理論, 可以簡(jiǎn)便地描述溶液中弱配位平衡過(guò)程; 合成了許多新穎的固體配合物并測(cè)定其結(jié)構(gòu)、光譜等, 特別在稀土元素多核異核配合物方面取得了一系列創(chuàng)新成果; 在固體配合物研究的基礎(chǔ)上開拓了分子基功能材料研究的新領(lǐng)域, 合成了多種具有優(yōu)良熒光性質(zhì)的稀土配合物及其高分子復(fù)合材料. 在分子基稀土磁性材料研究方面, 設(shè)計(jì)、合成了一系列結(jié)構(gòu)新穎的二維和三維分子磁體, 觀察到豐富的磁有序相(鐵磁、反鐵磁、亞鐵磁、自旋反轉(zhuǎn)、變磁、自旋傾斜和自旋玻璃等); 在多個(gè)弱磁相互作用的配位聚合物體系中觀察到一種外磁場(chǎng)依賴的磁弛豫現(xiàn)象; 合成了一系列結(jié)構(gòu)新穎奇特的過(guò)渡金屬或稀土金屬簇合物, 研究了一些稀土-過(guò)渡金屬(Ln-M)異核化合物中Ln-M磁相互作用的性質(zhì)。這些研究對(duì)理解分子中磁物理現(xiàn)象的本質(zhì)、發(fā)展新型分子磁性材料有重要的意義。

他還指導(dǎo)課題組系統(tǒng)開展了稀土配合物與酰胺基團(tuán)相互作用的基礎(chǔ)研究, 并將研究成果應(yīng)用于細(xì)旦尼龍纖維制造技術(shù)中. 他不辭勞苦, 多次南下杭州, 指導(dǎo)組織了“基于富鑭稀土添加劑的細(xì)旦尼龍纖維制造技術(shù)”的原理性實(shí)驗(yàn)、小試實(shí)驗(yàn)和中試實(shí)驗(yàn), 取得了令人滿意的結(jié)果, 可生產(chǎn)出單絲纖度在0.7-0.8旦之間、斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)等力學(xué)性能指標(biāo)均符合國(guó)家常規(guī)尼龍纖維標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)旦尼龍纖維(獲授權(quán)專利十余件). 這一研究和技術(shù)的成功對(duì)于拓展稀土應(yīng)用領(lǐng)域、打破國(guó)外跨國(guó)集團(tuán)在細(xì)旦尼龍纖維制造技術(shù)領(lǐng)域的壟斷具有重要意義。

在萃取化學(xué)研究方面, 上世紀(jì)六十年代, 徐先生通過(guò)分析大量萃取機(jī)理實(shí)驗(yàn)結(jié)果, 提出新的萃取體系分類方法, 指導(dǎo)建立了萃取體系的兩相滴定法, 首先提出協(xié)同萃取體系的概念, 并運(yùn)用于核燃料的萃取分離研究中. 徐先生及其課題組1980年在國(guó)際上率先提出在某些萃取體系中外觀清亮透明的有機(jī)相不是真溶液, 而是油包納米尺度水滴的微乳液的新觀點(diǎn), 微乳生成的本質(zhì)是萃取劑分子極性基團(tuán)的水化作用, 微乳或反膠團(tuán)中的微量水具有超濃溶液中水的特殊結(jié)構(gòu)和性質(zhì), 并以多種實(shí)驗(yàn)方法證明萃取稀土前后有分子聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的變化和破乳現(xiàn)象. 這一研究開創(chuàng)了微乳萃取研究領(lǐng)域, 八十年代后期逐漸被國(guó)際同行所接受, 到九十年代已成為國(guó)際萃取界的研究熱點(diǎn). 徐先生在該領(lǐng)域所發(fā)表的首篇論文被國(guó)內(nèi)外同行廣泛引用。

在分子光譜的研究方面, 徐先生指導(dǎo)應(yīng)用振動(dòng)光譜方法, 系統(tǒng)研究了多種化學(xué)問題, 發(fā)展了從光譜中提取分子結(jié)構(gòu)信息的方法; 發(fā)現(xiàn)了分子模擬計(jì)算中存在分形現(xiàn)象, 揭示了其數(shù)學(xué)本質(zhì), 并利用分形的自相似性可以解決分子勢(shì)面上多重極小點(diǎn)問題; 在用Raman光譜研究釹離子4I9/2?4I11/2的電子拉曼譜帶時(shí), 發(fā)現(xiàn)了一種新的不同于已知的拉曼共振增強(qiáng)和表面增強(qiáng)的機(jī)理, 稱之為拉曼反饋增強(qiáng)機(jī)理。

作為一名著名的教育家, 徐先生傾心教育事業(yè), 為黨育人、為國(guó)育才, 培養(yǎng)了一大批化學(xué)科學(xué)和稀土科技及產(chǎn)業(yè)領(lǐng)軍人才. 徐先生編寫的《物質(zhì)結(jié)構(gòu)》一書, 作為高等學(xué)校教材培養(yǎng)了我國(guó)第二、三代的物質(zhì)結(jié)構(gòu)方面的教學(xué)和科研骨干人才, 為此獲得了全國(guó)優(yōu)秀教材特等獎(jiǎng). 他主持編寫的《量子化學(xué)》一書共三卷, 對(duì)我國(guó)量子化學(xué)人才的培養(yǎng)也起到重要作用. 他為國(guó)家培養(yǎng)了大批放射化學(xué)、萃取化學(xué)、核燃料化學(xué)、量子化學(xué)和稀土化學(xué)的人才, 培養(yǎng)碩士、博士研究生近百人, 他們中很多后來(lái)成為相關(guān)學(xué)科的學(xué)術(shù)帶頭人和技術(shù)骨干或?qū)W術(shù)機(jī)構(gòu)領(lǐng)導(dǎo)。

徐先生晚年仍堅(jiān)持躬身教學(xué)和科學(xué)研究工作. 在2003年SARS抗疫期間, 他不僅捐款支持, 還利用網(wǎng)絡(luò)媒體, 發(fā)表了兩篇與青年學(xué)子談讀書治學(xué)、講做人哲理的文章. 他還基于長(zhǎng)期的科學(xué)研究和哲學(xué)思考, 在分子周期律的研究中提出了一系列創(chuàng)新的學(xué)術(shù)思想, 并始終參與制定和指導(dǎo)我國(guó)化學(xué)和稀土科學(xué)及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)劃。

他對(duì)20世紀(jì)的化學(xué)發(fā)展進(jìn)行了總結(jié), 認(rèn)為20世紀(jì)的化學(xué)發(fā)展積累了大量實(shí)驗(yàn)素材, 但理論研究相對(duì)滯后, 從而提出了“21世紀(jì)化學(xué)的四大難題和突破口”、“化學(xué)信息學(xué)”等觀點(diǎn), 對(duì)我國(guó)新世紀(jì)的化學(xué)研究和學(xué)科建設(shè)傾注了滿腔熱情。

基于徐先生的杰出教育和科學(xué)貢獻(xiàn), 他曾先后獲得國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)(1987)和三等獎(jiǎng)(1987) 、全國(guó)高等學(xué)校優(yōu)秀教材特等獎(jiǎng)(1988)、國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)(1998)和三等獎(jiǎng)(1991)、何梁何利基金科技進(jìn)步獎(jiǎng)(1994)和科技成就獎(jiǎng)(2005)等多種獎(jiǎng)勵(lì), 并榮獲2008年度國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)。

值此徐先生百年誕辰之際, 在《中國(guó)科學(xué)》雜志社的支持下, 在各位老師、同事和編輯的鼎力襄助下, 我們得以出版《紀(jì)念徐光憲院士誕辰100周年?？? 緬懷先生致力科學(xué)、培育人才、奉獻(xiàn)祖國(guó)的大師風(fēng)范, 學(xué)習(xí)先生嚴(yán)于律己、寬以待人、扶持后學(xué)的人格魅力, 期冀先生之功、先生之德在我輩和后繼者身上不斷傳承光大。

特邀編輯簡(jiǎn)介

嚴(yán)純?nèi)A, 中國(guó)科學(xué)院院士, 發(fā)展中國(guó)家科學(xué)院院士. 1982年7月在北京大學(xué)化學(xué)系獲理學(xué)學(xué)士學(xué)位后, 在導(dǎo)師徐光憲、李標(biāo)國(guó)、吳瑾光教授的指導(dǎo)下, 先后在北京大學(xué)獲理學(xué)碩士(1985年7月)和博士學(xué)位(1988年1月). 畢業(yè)后留校工作, 先后任北京大學(xué)講師(1988年)、副教授(1989年)、教授(1992年)、長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授(1999年)、北大博雅講席教授(2016年)、蘭大萃英一級(jí)教授(2019). 現(xiàn)任蘭州大學(xué)校長(zhǎng), 北京大學(xué)稀土材料化學(xué)及應(yīng)用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、北京大學(xué)-香港大學(xué)稀土生物無(wú)機(jī)和材料化學(xué)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室主任等. 長(zhǎng)期從事稀土分離理論、應(yīng)用與稀土功能材料研究. 發(fā)展了徐光憲先生創(chuàng)立的“串級(jí)萃取理論”及稀土分離流程的最優(yōu)化設(shè)計(jì)方法, 在高純重稀土分離流程設(shè)計(jì)和工業(yè)應(yīng)用、“聯(lián)動(dòng)萃取工藝”的設(shè)計(jì)和控制方法、稀土納米晶的可控制備方法, 以及稀土納米晶發(fā)光、催化、生物影像和生物催化技術(shù)研究等方面取得了系統(tǒng)創(chuàng)新性成果. 先后發(fā)表論文、專著章節(jié)560余篇, 曾多次獲得國(guó)家和省部級(jí)重要獎(jiǎng)勵(lì). 目前兼任《中國(guó)稀土學(xué)報(bào)》、J. Rare Earths主編等國(guó)內(nèi)外重要學(xué)術(shù)服務(wù)工作。

《中國(guó)科學(xué)：化學(xué)》出版“紀(jì)念徐光憲院士誕辰100周年”?？?/a>

參考資料

【1】SCIENTIA SINICA Chimica, Volume 50 , Issue 11 : 1469-1472(2020)， https://engine.scichina.com/publisher/scp/journal/SSC/50/11/10.1360/SSC-2020-0185?slug=fulltext