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徐光憲，浙江省紹興人，中國共產(chǎn)黨黨員，中國著名的化學家和教育家， 1980年當選為中國科學院學部委員(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)于上海交通大學化學系, 獲得理學學士學位. 1949年和1951年在美國哥倫比亞大學先后獲得理學碩士和哲學博士學位, 被選為美國Phi Lambda Upsilon榮譽化學會員及Sigma Xi榮譽科學會員. 抗美援朝開始后, 他沖破美國設(shè)置的阻止中國留學生歸國的封鎖, 與妻子高小霞一道, 毅然回國投身于新中國建設(shè). 他歷任北京大學化學系副教授、教授, 期間由于國家發(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教研室主任十余年. 文革后返回化學系, 擔任化學系無機化學教研室主任, 先后創(chuàng)立了稀土化學研究中心和稀土材料化學及應用國家重點實驗室, 并分別擔任主任、學術(shù)委員會主任、名譽主任. 1980年與老一輩稀土科學家和管理專家一起, 發(fā)起成立了中國稀土學會, 并當選為副理事長, 1998年當選為榮譽副理事長. 1986年當選為中國化學會第22屆理事會理事長、1986-1994年兼任國家自然科學基金委員會化學科學部主任. 1987年任IUPAC第25屆國際配位化學會議大會執(zhí)委會主席, 1986-2007年連續(xù)擔任第1至第5屆國際稀土開發(fā)和應用大會主席或?qū)W術(shù)委員會主席. 1989-1995年任亞洲化學聯(lián)合會主席. 他長期擔任《中國科學》、《科學通報》、《高等學?；瘜W學報》副主編, 2002-2007年任《中國科學: 化學》中、英文輯執(zhí)行主編; 創(chuàng)立《中國稀土學報》(中、英文版)并擔任主編. 他還曾是第三屆全國人大代表、第五至第八屆全國政協(xié)委員。

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

稀土是化學元素周期表中Sc、Y和15個鑭系元素的總稱, 由于鑭系元素化學性質(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, 能級極為豐富. 13種三價鑭系離子共有1639個能級, 在這些能級之間, 有199177個可能的光學躍遷. 因此稀土元素具有十分豐富的光、電、磁性能, 在高新技術(shù)材料和國防尖端技術(shù)中有廣泛的應用. 美國國防部和日本防衛(wèi)廳都把除Pm以外的16種稀土元素定為戰(zhàn)略元素. 我國擁有得天獨厚的稀土資源, 儲量居世界前列。

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驗研究. 針對常用的Alders液液萃取理論只能計算級數(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)與實驗不符合的缺點, 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), 在國際上首次創(chuàng)建了適用于稀土分離的串級萃取理論, 并推導出計算最優(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)計中計算理論塔板數(shù)所用的“純度作圖法”, 針對單一稀土產(chǎn)品的高純度要求(99~99.999%), 提出了“純度對數(shù)求級數(shù)的作圖法”, 大大提高了高純度稀土分離中萃取級數(shù)的計算精度. 在此基礎(chǔ)上, 又推導出基于EM的級數(shù)計算公式, 使之可以準確地計算萃取段和洗滌段的級數(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)。

嚴純?nèi)A教授在研究生期間向?qū)熜旃鈶椩菏俊⒗顦藝淌趨R報計算結(jié)果

為把該理論應用于實際生產(chǎn), 徐先生帶領(lǐng)科研組深入到我國早期三個最大的稀土分離廠, 包頭稀土三廠、上海躍龍化工廠和廣州珠江冶煉廠等, 進行了一系列小型實驗和工業(yè)規(guī)模的驗證試驗. 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“串級萃取理論討論班”, 使該理論在國內(nèi)稀土分離研究、設(shè)計院所和生產(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)展了上述理論和計算方法, 與北大數(shù)學系徐獻瑜先生合作, 建立了萃取流程的傳質(zhì)和平衡模型, 使之不僅可以進行多組分稀土串級萃取分離最優(yōu)化工藝參數(shù)的設(shè)計, 還能利用計算機進行動態(tài)仿真計算, 從而可以實時、動態(tài)、準確地反映多個稀土組分在各級水相和有機相的濃度分布. 在此基礎(chǔ)上所建立的稀土串級萃取“一步放大”新工藝設(shè)計專家系統(tǒng), 可以根據(jù)國內(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需要變化, 在一周內(nèi)設(shè)計出優(yōu)化的分離工藝流程和參數(shù), 并可將設(shè)計參數(shù)不經(jīng)過傳統(tǒng)的小試、中試、擴試和工業(yè)規(guī)模試驗, 直接應用于工業(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”等多個稀土分離新工藝流程. 上述理論和技術(shù)已在我國稀土分離工業(yè)中得到普遍的應用, 徹底改變了我國稀土分離工業(yè)的落后面貌, 實現(xiàn)了我國從稀土資源大國向稀土生產(chǎn)大國的跨越, 為實現(xiàn)我國擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的單一和高純稀土的生產(chǎn)技術(shù)、并在國際競爭中超過法、美、日等國而領(lǐng)先于世界做出了重大貢獻。

徐先生在晚年密切關(guān)注我國稀土及伴生釷資源的保護性開采和環(huán)境效應問題, 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)域的院士給時任國務院總理溫家寶建言獻策, 呼吁稀土和伴生釷資源的保護和可持續(xù)綠色開采. 溫家寶同志均給予及時批復, 并責成中央有關(guān)部門和相關(guān)地方政府予以落實. 徐先生為我國稀土和釷資源的綜合利用和環(huán)境保護貢獻了重要力量。

在量子化學和化學鍵理論研究方面, 徐先生及其課題組在國際上首先提出正弦型同系能級線性規(guī)律公式; 建立了適用于稀土化合物量子化學計算的方法和程序, 并對多種類型稀土化合物的電子結(jié)構(gòu)進行研究, 深化了對稀土化合物電子結(jié)構(gòu)和成鍵規(guī)律的認識; 提出原子共價的新概念及其量子化學定義, 通過對一系列化合物中原子價的計算和分析, 證實原子共價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)計算方法和判斷其穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)規(guī)則, 為全部無機分子和有機分子提供了一個新的分類法, 可用來預測分子的結(jié)構(gòu)類型和穩(wěn)定性、指導合成實驗。

在配位化學研究方面, 徐先生及其領(lǐng)導的團隊在國際上最早發(fā)現(xiàn)鈉鉀等堿金屬離子具有絡合配位能力, 并測定出其與某些陰離子之間的配位平衡常數(shù); 提出絡合平衡的吸附理論, 可以簡便地描述溶液中弱配位平衡過程; 合成了許多新穎的固體配合物并測定其結(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合材料. 在分子基稀土磁性材料研究方面, 設(shè)計、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); 在多個弱磁相互作用的配位聚合物體系中觀察到一種外磁場依賴的磁弛豫現(xiàn)象; 合成了一系列結(jié)構(gòu)新穎奇特的過渡金屬或稀土金屬簇合物, 研究了一些稀土-過渡金屬(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。

他還指導課題組系統(tǒng)開展了稀土配合物與酰胺基團相互作用的基礎(chǔ)研究, 并將研究成果應用于細旦尼龍纖維制造技術(shù)中. 他不辭勞苦, 多次南下杭州, 指導組織了“基于富鑭稀土添加劑的細旦尼龍纖維制造技術(shù)”的原理性實驗、小試實驗和中試實驗, 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、斷裂強度、斷裂伸長等力學性能指標均符合國家常規(guī)尼龍纖維標準的細旦尼龍纖維(獲授權(quán)專利十余件). 這一研究和技術(shù)的成功對于拓展稀土應用領(lǐng)域、打破國外跨國集團在細旦尼龍纖維制造技術(shù)領(lǐng)域的壟斷具有重要意義。

在萃取化學研究方面, 上世紀六十年代, 徐先生通過分析大量萃取機理實驗結(jié)果, 提出新的萃取體系分類方法, 指導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年在國際上率先提出在某些萃取體系中外觀清亮透明的有機相不是真溶液, 而是油包納米尺度水滴的微乳液的新觀點, 微乳生成的本質(zhì)是萃取劑分子極性基團的水化作用, 微乳或反膠團中的微量水具有超濃溶液中水的特殊結(jié)構(gòu)和性質(zhì), 并以多種實驗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際同行所接受, 到九十年代已成為國際萃取界的研究熱點. 徐先生在該領(lǐng)域所發(fā)表的首篇論文被國內(nèi)外同行廣泛引用。

在分子光譜的研究方面, 徐先生指導應用振動光譜方法, 系統(tǒng)研究了多種化學問題, 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)了分子模擬計算中存在分形現(xiàn)象, 揭示了其數(shù)學本質(zhì), 并利用分形的自相似性可以解決分子勢面上多重極小點問題; 在用Raman光譜研究釹離子4I9/2?4I11/2的電子拉曼譜帶時, 發(fā)現(xiàn)了一種新的不同于已知的拉曼共振增強和表面增強的機理, 稱之為拉曼反饋增強機理。

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

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

他對20世紀的化學發(fā)展進行了總結(jié), 認為20世紀的化學發(fā)展積累了大量實驗素材, 但理論研究相對滯后, 從而提出了“21世紀化學的四大難題和突破口”、“化學信息學”等觀點, 對我國新世紀的化學研究和學科建設(shè)傾注了滿腔熱情。

基于徐先生的杰出教育和科學貢獻, 他曾先后獲得國家自然科學二等獎(1987)和三等獎(1987) 、全國高等學校優(yōu)秀教材特等獎(1988)、國家科技進步二等獎(1998)和三等獎(1991)、何梁何利基金科技進步獎(1994)和科技成就獎(2005)等多種獎勵, 并榮獲2008年度國家最高科學技術(shù)獎。

值此徐先生百年誕辰之際, 在《中國科學》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《紀念徐光憲院士誕辰100周年?？? 緬懷先生致力科學、培育人才、奉獻祖國的大師風范, 學習先生嚴于律己、寬以待人、扶持后學的人格魅力, 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。

特邀編輯簡介

嚴純?nèi)A, 中國科學院院士, 發(fā)展中國家科學院院士. 1982年7月在北京大學化學系獲理學學士學位后, 在導師徐光憲、李標國、吳瑾光教授的指導下, 先后在北京大學獲理學碩士(1985年7月)和博士學位(1988年1月). 畢業(yè)后留校工作, 先后任北京大學講師(1988年)、副教授(1989年)、教授(1992年)、長江學者特聘教授(1999年)、北大博雅講席教授(2016年)、蘭大萃英一級教授(2019). 現(xiàn)任蘭州大學校長, 北京大學稀土材料化學及應用國家重點實驗室主任、北京大學-香港大學稀土生物無機和材料化學聯(lián)合實驗室主任等. 長期從事稀土分離理論、應用與稀土功能材料研究. 發(fā)展了徐光憲先生創(chuàng)立的“串級萃取理論”及稀土分離流程的最優(yōu)化設(shè)計方法, 在高純重稀土分離流程設(shè)計和工業(yè)應用、“聯(lián)動萃取工藝”的設(shè)計和控制方法、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, 曾多次獲得國家和省部級重要獎勵. 目前兼任《中國稀土學報》、J. Rare Earths主編等國內(nèi)外重要學術(shù)服務工作。

《中國科學：化學》出版“紀念徐光憲院士誕辰100周年”專刊

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