卢嘉锡,著名化学家、教育家,1915年生于福建。福州大学名誉校长,中国科学院福建物质结构研究所名誉所长,第九届全国政协副主席,中国科学院首批院士,第三世界科学院院士,欧洲科学、艺术与人文科学院外域院士,比利时皇家科学院外籍院士。1934年毕业于厦门大学化学系并留校任教,1937年考取中英庚款公费赴英留学,1939年获伦敦大学哲学博士学位,旋赴美国加州理工学院,跟随后来荣获诺贝尔化学奖的鲍林教授从事结构化学学习和研究,取得早期的一批科研成果。1945年底回国,即受聘母校厦门大学化学系任教授兼主任。1950年后历任该校理学院院长、副教务长、研究部副部长、部长、校长助理、副校长。1958年奉调到福州参加筹建福州大学和中国科学院福建分院。1960年任福州大学副校长(1981年起任名誉校长)和中国科学院福建物质结构研究所所长(1981年起任名誉所长)。他于1981年5月出任中国科学院院长(1984年起兼任院党组书记)。他曾任第22届中国化学会理事长、第三世界科学院副院长、第七届全国政协副主席、第八届全国人大常委会副委员长并连任第九、第十届中国农工民主党中央主席。
卢嘉锡的研究工作涉及物理化学、放射化学、结构化学等多个学科和领域,且卓有建树。他以科学研究和培养人才方面的卓越成就,在国内开拓和发展了结构化学特别是原子簇化学,并做出了国际先进水平的贡献,成为中国结构化学的主要奠基人。在他组织指导下的新技术晶体材料科学研究也取得世界领先的重大成果。他曾获1993年国家自然科学奖二等奖。他组织和指导下发现的新型非线性光学晶体曾获中国科学院科技进步特等奖、国家发明一等奖和一些国际大奖。卢嘉锡共出版专著2部(计逾百万字),发表论文300多篇。
卢嘉锡,1915年10月26日出生于福建省厦门市的一个塾师家庭,祖籍台湾省台南市。 卢嘉锡幼时随父读书。他年仅13岁只念过一年小学和一年半初中就考入厦门大学预科。1930年升入厦门大学化学系,连续四年获陈嘉庚奖学金,并被推选为校化学会会长和算学会副会长。1934年本科毕业,同时修完数学系课程。毕业后留校任化学助教三年,I司时兼任中学数学教员。
1937年,他考取中英庚款公费,负笄伦敦大学学院,并在著名化学家、英国皇家学会会员萨格登(S。gden)教授指导下从事人工放射性研究,两年后即获得伦敦大学哲学博士学位。
1939年秋,经萨格登教授推荐,卢嘉锡进入美国加州理工学院,跟随后来两度荣获诺贝尔奖的鲍林(Pauling)教授从事结构化学学习和研究,翌年夏又在鲍林教授的挽留下继续工作了5年多。他是鲍林的出色学生之一。留美期间,他发表了一系列学术论文,其中不少成为结构化学方面的经典文献;此外他在燃烧与爆炸的研究工作中做出出色的成绩,于194.~年获得美国科学研究与发展局颁发的“科学研究与发展成就奖”。
1945年底,历经八年多欧美留学生涯的卢嘉锡毅然辞去国外的一切职务,满怀“科学秽国”的热忱踏上回国的邮轮。1946年初,卢嘉锡受聘母校厦门大学任化学系教授兼主任,曾两度应浙江大学理学院胡刚复院长的邀请,到该校讲授物理化学课程,受到热烈欢迎。195(年,他在国内率先招收了首批以结构化学为主的物理化学研究生,比全国统一招收研究生雕工作早了3年。
1950年后,他历任厦门大学理学院院长、副教务长、研究部副部长、部长、校长助理、副校长。他有一套比较先进的办学经验和思想。在他的努力下,厦门大学不再仅仅因经济系(王亚南校长创办)而闻名,同时因化学系的崛起而跻身全国重点大学之列。 1955年,卢嘉锡被选聘为首批中国科学院数理化学部委员(后改称“院士”),翌年被高等教育部聘为一级教授,是当时我国最年轻的一位学部委员和一级教授。1956年加入中国共产党。
1958年,卢嘉锡奉调离开他工作了14年的厦门大学,赴榕参加筹建福州大学和原中国科学院福建分院(后经多次调整而建成中国科学院福建物质结构研究所),并于1960年担任福州大学副校长和福建物构所所长(1981年起任福大名誉校长和物构所名誉所长),并逐步把工作重点转向研究所方面。
1972年,卢嘉锡着手恢复福建物构所的科研队伍和设备,关心和指导该所结构化学、晶体材料、催化及金属腐蚀与防护等学科领域的研究工作,使这个所逐步成为一所具有明显特色的结构化学综合研究机构,特别是在原子簇化学和新技术晶体材料科学方面成绩斐然,乃至在国际上占有一席之地。
1981年5月,卢嘉锡出任中国科学院院长,在任职的近六年里,他认真贯彻党中央关于科学技术工作的指导方针,领导中国科学院采取一系列重大改革措施,诸如建立科研课题的同行评议制度;实行择优支持的经费管理办法;创建开放研究所和开放实验室;率先在中国科学院设立青年科学基金;加强与院外的横向联系,组织全国性联合攻关项目;稳定我国基础研究工作等等。他还为加强中外科技界的友好往来与合作做了大量工作,为提高我国科技界特别是中国科学院在国际科技界的地位做出了贡献。
卢嘉锡于1988年当选第七届全国政协副主席,1993年当选第八届全国人大常委会副委员长,与此同时连任第九十届农工民主党中央主席,1998年当选九届全国政协副主席。 卢嘉锡是一位在国际科学界享有崇高声望的科学家,获得一系列国际荣誉与学衔:1984.年被选为欧洲科学、艺术和人文科学院外域院士;1985年当选为第三世界科学院院士和该院理事会理事;1987年获比利时皇家科学院外籍院士称号;同年接受英国伦敦市立大学授予的理学名誉博士学位;1988年10月被任命为第三世界科学院副院长,是担任这一职务的第一位中国科学家。
卢嘉锡是我国最早从事结构化学研究并为该学科的发展做出杰出贡献的学者,被学术界公认为我国结构化学的奠基人之一。当结构化学在国际上尚处在起步之际的30年代末,卢嘉锡就敏锐地意识到:物理化学的第一发展阶段即热力学阶段已臻完善,可能成为第二发展阶段将是结构化学。他因而选择这一学科作为研究的主要方向。
在加州理工学院,他参加了过氧化氢分子结构的研究。当时,物质的分子表征通常是以获得合格单晶为前提的,但因很难得到过氧化氢的单晶,以致测定这种简单化合物的分子结构成为当时的难题之一。卢嘉锡和P.A.盖古勒(Giguere)巧妙地用尿素(0=C、)和过、NH2氧化氢(H202)作用生成用氢链连结起来的脲一过氧化氢加合物,并培养出这种加合物的单晶。接着,他和E.w.休斯(Hu出es)合作完成了晶体结构测定,证实了w.彭尼(Penny)和G.萨塞兰(sutherland)对过氧化氢分子结构所做的理论分析。
1943年,他与J.多诺休(Donohue)采用电子衍射法研究了硫氮(s4N4)、砷硫(As4S4)等化合物的结构,并定出被他们称为“摇篮”形的八员环构型。这一研究结果后来为多诺休所进行的晶体结构测定所证实。这些硫氮非过渡元素原子簇化合物在结构上具有“多中心键”特征,曾引起卢嘉锡极大的兴趣,和他以后对固氮酶活性中心模型的研究有密切关系。
在结构分析方法上,他提出一种处理等倾角魏森堡衍射点的极化因子洛伦兹因子的图解法,成为当时国际上普遍采用的一种较简单的方法,曾被收入《国际晶体学数学用表》(第二版)。
回国以后,卢嘉锡在无法开展研究工作的条件下,首先寄希望于教育事业,以培养人才为己任。他学识渊博且善于表达,讲起课来生动活泼,见解独到,板书格外工整清晰,课堂常常座无虚席,成为厦门大学最受欢迎的教授之一。1947年春,当他在浙江大学完成第一次讲学任务即将离去之际,该校一百多名师生曾联名写下了充满激情的挽留信。中华人民共和国成立初期,他曾接受高等教育部的聘请,与唐敖庆等先后到山东大学(当时设于青岛)和北京大学(同行的还有吴征铠、徐光宪)讲授物质结构课程,培养了一大批结构化学的师资。 卢嘉锡在教学过程中,注重培养学生的思考能力和解决实际问题的能力。他经常告诫学生,要学会对事物进行“毛估”。他说:“毛估比不估好”。他教导学生思考问题时要学会先大致估计出结果的数量级,尽量避开繁锁的计算,以便迅速地抓住问题的本质,必要时再仔细计算,这样可以提高解决问题的效率。为了培养具有全面素质的人才,他让学生记住一个奇特而有趣的结构式——C3H3,即Clear Head(清楚的头脑)、Clever Hands(灵巧的~2-T)、Cl。an Habit(洁净的习惯)。他常说:“一个老师如果不能培养出几个超过自己的学生就不是好老师。,’中华人民共和国成立以来,他已培养了15批博士生、硕士生以及许多青年学者,如田昭武、张乾二、梁敬魁、吴新涛、黄金陵、黄锦顺、潘克桢等。蛋白质结晶学家、美国加州理工学院研究员朱沅女士(已病逝)的成长也受到卢嘉锡的指导和关怀。
60年代初期,卢嘉锡在创办福建物构所的同时,组织和领导硫氮系原子簇化合物以及新技术晶体材料方面的研究,并取得了一些可喜成果。
70年代以后,他参加组织我国化学模拟生物固氮研究,并以这项重大研究工作为契机发展我国原子簇化学。1978年,他在国内最早倡导开展过渡金属原子簇化合物研究,并抓住这一方向进行了深入系统的工作。以卢嘉锡为首的研究集体在合成和表征了200多种新型簇合物的基础上总结和发现的两个重要规律,即“活性元件组装”和“类芳香性”,受到美、英、日、德、法、苏等几十个国家同行专家的重视,对国际原子簇化学的发展产生了深远的 长期以来,卢嘉锡在领导福建物质结构研究所和发展我国结构化学的实践中,逐渐形成了独特而系统的科研指导思想,这就是“五重双结合”:“实验与理论相结合,以实验为主;化学与物理及其他学科相结合,以化学为主;结构与性能相结合,以结构为主;静态与动态相结合,以静态为主;基础与应用相结合,以基础为主。”这一指导思想在推动福建物构所科研工作的迅速发展和形成自家特色方面发挥了重要作用。
原子簇化学特别是过渡金属原子簇化合物是70年代以来国际上十分活跃的一个领域。1978年,卢嘉锡在中国化学会年会上发表了《原子簇化合物的结构化学》的论文,对国内这个领域的研究起了推动作用。他在化学模拟生物固氮和过渡金属原子簇化合物研究方面所取得的主要成就如下。
1. 固氮酶活性中心结构模型
化学模拟生物固氮是60年代以后迅速发展起来的前沿课题,固氮酶活性中心的结构探秘和化学模拟是一项异常复杂而艰巨的工作,它的最后成功很可能促使生命科学取得重大突破。
卢嘉锡从结构化学角度出发,分析了双氮分子的异常惰性,以及加强氮分子络合活化的结构问题,提出了络合活化氮分子的必要条件为:侧基加端基络合;多核原子簇;具有可变交替氧化态;有一个合适的空间结构。在此基础上提出了固氮酶活性中心结构的初步模型即福州模型工,它是一种能实现投网式络合活化还原氮分子的钼铁硫MoFe;S四核网兜结构,以后又进一步推演出孪合双网兜福州模型Ⅱ。
卢嘉锡提出的模型所反映的结构特点,4年后得到顺磁、穆斯鲍尔能谱和超精细表面结构分析对固氮酶钼铁硫蛋白和铁钼辅基进行研究所得的结果的支持。该模型曾以“M2S2”的局部结构形式出现在后来其他科学家提出的模型之中。
2.活性元件组装
卢嘉锡在总结钼铁硫簇合物合成反应的大量实验事实时,发现类立方烷型簇合物在其“自兜”反应的生成过程中经常留下反应物基本单元的结构“遗迹”可供“寻根”,因而提出:复杂的原子簇合物可由较简单的原子簇“元件”通过活化成为“活化元件”而组装起来。在这一理论设想的启发下,物构所合成出了许多新型类立芳烷型簇合物。 对于具有二中心双电子定义域的簇合物的合成与结构研究,元件组装设想吸收和应用了霍夫曼等瓣相似原理,并把它推广到满足9N—L的金属簇合物和符合4n—e的碳烷等瓣相似,从而有意识、有目的地寻找有特定结构的簇合物碎片的合成途径。
3.“类芳香性”本质的研究
1986年,在物构所兼职的研究人员黄健全通过类比某些[M03s4]。’簇合物和苯在多种类型反应形式上的相似性,提出了“类苯芳香性”的概念。卢嘉锡认为这是一个有希望的苗头,即组织研究力量,通过量子化学计算和实验研究,从理论上深化和完善了这一概念。并指出在[M03S4]。’簇合物中的[M03S3]非平面折叠六元环具有类芳香性。从而把有机化学中最重要最基本的传统概念之一——芳香性,引伸到过渡金属原子簇化学中来。
类芳香性本质的研究,从理性上系统地认识了某些金属原子簇合物的特殊反应性能和物理性质,有利于新型簇合物的合成进入分子设计的新阶段。 由于卢嘉锡在原子簇化学方面的突出贡献,曾获得1991年中国科学院自然科学一等奖和1993年国家自然科学二等奖。
60年代以来,卢嘉锡组织领导了福建物构所的新技术晶体材料科学研究,同时他应用A.M.布特列罗夫结构理论的思想于非线性光学材料中构效关系的研究结果,提炼出自己的学术思想并有效地指导了一系列新型晶体材料的发现。
卢嘉锡认为存在这样的可能性,即选择对部分结构特征特别敏感的某类型宏观性能作为材料科学的研究对象,可发展出这类性能对材料中相应部分结构所要求的“结构判据”,乃至发展出材料科学的一个新分支。这一思想对物构所确定非线性光学、激光、分光等功能晶体材料的研究方向并研制成功几个系列的新晶体材料都起了重要指导作用,该所先后于1984年和1987年发现和研制成功具有国际领先水平的偏硼酸钡(简称BB0)和三硼酸锂(简称LBO)等新型非线性光学晶体,此外还研制出国际上公认为生长“极其困难”的大尺寸自激活晶体硼酸钕铝(简称NAB)和在绿光输出方面领先于国际的自倍频激光晶体四硼酸铝钇钕(简称NYAB)等。
美国非线性光学晶体材料科学界在比较了“新中国发现BBO晶体的研究小组和美国的研究情况,,之后,一些权威专家曾“为非线性光学材料研究方面的大部分新思想不是发源于美国,,而感到担忧。诺贝尔化学奖获得者李远哲、印度科学院院长C.N.R.拉奥(R矗o)、美国晶体生长协会主席R.S.费杰尔逊(Feigelson)和美国加州大学教授沈元壤等在参观福建物质结构研究所之后,都十分赞赏卢嘉锡为该所制订的科研方向和学术指导思想。 卢嘉锡的“结构敏感’’学说目前已在福建物构所发展成相当诱人的结构敏感材料新学科。
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