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劉若莊


劉若莊(1925年5月25日—),出生于北京市。物理化學家。1999年當選為中國科學院院士。1956年加入九三學社。

劉若莊一家7口全靠作為小職員的父親的微薄薪水維持生計,父母對孩子的教育卻非常重視。兄弟姐妹都進入當時師資力量雄厚的師大第二附屬小學讀書,學校嚴格的教育使得劉若莊從小就養成了嚴謹認真的作風。12歲時,父親的病逝使得本不寬裕的家庭生活雪上加霜,劉若莊在中學就不得不在讀書之余從事家教以緩解家庭生活的拮據,而且為了不在日本人管理的學校中學習,他不得不多次轉學。即使這樣,他的成績總是名列全班第一。1943年高中畢業,考入輔仁大學化學系。大學期間,劉若莊依靠每年獲得的高額獎學金,順利完成了學業。

1947年秋,劉若莊于輔仁大學化學系畢業,以優異成績考入北京大學化學系攻讀化學專業研究生。讀研期間,他先師從袁翰青教授進行有機化學研究,以實驗方法研究氫鍵體系,這是他日后與氫鍵乃至整個有機化學理論研究有不解之緣的淵源所在。后轉入孫承諤教授名下開始物理化學的科學研究。1949年,他在《中國化學會會志》上用英文發表了第一篇研究論文“修正特魯頓規則(Modified Troutons Rule)”,鋒芒初露。

1950年3月,還未進行畢業論文答辯的劉若莊因勤奮好學、成績優秀提前留在北京大學任教。在指導有機化學和定量分析實驗的同時,他開始翻譯英文版的《定性分析理論基礎》,于1951年由商務印書館出版。該書作為大學叢書之一,成為20世紀50年代重要的教材和參考書。1950年6月劉若莊以“用機械求積法計算比熱”順利通過研究生答辯,其研究論文發表于同年的《中國化學會會志》。在從事物理化學助教工作的同時,從1950年開始,他在唐敖慶教授指導下,開始從事量子化學研究。關于“六價鍵函數”的研究為唐敖慶教授所獲中國科學院三等獎獲獎文章之一。不同領域中名師的嚴格指導加之劉若莊本人的勤奮努力,使他不僅學會了科學研究的方法,也由此進入了理論化學的研究殿堂,為其后做出具有特色的優秀研究成果奠定了扎實的理論基礎。

1951年9月,兼任輔仁大學化學系主任的邢其毅先生聘請劉若莊為輔仁大學化學系講師,他同時兼任北京大學化學系講師。當時,劉若莊在輔仁大學主講的化學數學和在北京大學講授的普通化學課程都備受學生的歡迎,由此也逐漸形成了他獨特的講課風格。

1952年的院系調整使得劉若莊成為北京師范大學的一員并一直工作至今。在北師大化學系,他主講物理化學、物質結構等多門課程,精彩生動的講課不僅得益于他對學習思維的揣摩,更得益于他追蹤科學前沿并獨立開展科學研究工作。1956年在“水分子間氫鍵鍵能”的研究論文中,劉若莊利用量子化學方法并考慮到電子云之間的多極矩作用研究氫鍵的靜電相互作用,優于當時國際上流行的點電荷的模型,被《十年來中國的科學(化學卷)》所引用。在講課和科研之余,劉若莊和其他同志合作翻譯了俄文版的《高壓下的化學平衡和反應速度》、《化學熱力學例題與習題》及德文版的《化學計算》,這些譯著在當時都是極為搶手的教學參考書。1956年9月,劉若莊因成績突出晉升為副教授,同時開始講授專門化課程如化學熱力學、化學動力學等。1961年劉若莊被評為北京市文教先進工作者。1963年,他開始招收研究生。

1963年9月,劉若莊成為教育部委托唐敖慶教授主持下的吉林大學物質結構學術討論班成員。在為期兩年的研討中,討論班集體在唐敖慶教授指導下對配位場理論方法進行研究,對這門學科的發展做出了極其重要的貢獻,其研究成果榮獲1982年國家自然科學獎一等獎。

在“文化大革命”那樣極端復雜和艱苦的環境中,劉若莊仍不忘從事科學研究,在唐山大地震強烈波及北京地區的情況下,劉若莊完成了國內第一篇運用量子化學計算方法研究實際體系的論文,較好地解釋了砷化鎵在氧離子注入后的半導體特性。

70年代后期,劉若莊雖已過知天命之年,仍勤奮工作,全身心地投入教學和科研工作。1977年被評為北京市科學技術先進工作者,1978年創建了為教育部正式批準的北京師范大學量子化學研究室,該研究室是我國運用量子化學手段研究實際化學體系的重要基地,也是我國理論化學對外聯系的重要窗口。

1979年7月劉若莊晉升為教授。1981年成為國務院批準的首批博士生導師。在隨后的二十多年間,他所涉及的研究領域主要包括:化學反應微觀機理和沿反應途徑的動態學,有機導體和半導體,氫鍵和分子間相互作用力,化合物的結構和性能以及配位場理論方法等。

劉若莊教授主要從事計算量子化學研究。他具有代表性的、在國內外有較大影響的研究工作是創造性地將量子化學理論和計算方法應用于研究化學反應途徑和沿反應途徑的動態學問題。形成了達到國際先進水平的具有特色的系統研究成果,其重要貢獻是:優選、改進和擴充了研究化學反應機理和動態學的方法;提出取代基團對反應的作用是改變反應物間作用本質的觀點;發現不同進攻試劑和取代基通過改變過渡態或中間體構型影響反應機制的事實;用新方案揭示反應途徑中的問題如插入反應在一定溫度區域存在負活化能產生的根源和旋軌耦合在自旋禁阻反應中的作用等;預言了某些不穩定異構體的存在;提供了能夠促進反應發生的可能振動模式和進行振動選態反應的動態學數據,首次從計算證實只要與反應坐標強烈耦合,非斷裂或生成鍵的振動激發也可促進反應的事實;揭示了振動選態反應中與反應坐標強烈耦合而且在過渡態前振動頻率應有所降低的振動自由度的激發是促進反應進行的重要手段,提出了在從頭算框架內的微擾晶體軌道法并用于研究鏈狀高分子的結構和性能以及取代基效應;推廣自洽場晶體軌道法到含過渡金屬原子的線性高聚物。用形變勢理論研究了準一維電荷遷移晶體中電子與聲子的相互作用,首次推導出電聲子耦合常數的顯式,使計算一維導體發生Peierls相變溫度Tp的公式成為現實,從理論上論證了碳納米管的幾何構型與導電性的關系等等。

劉若莊在從事科研的同時,還指導研究生和教研室的教師進行結構化學的教學和量子化學的應用研究工作,而且親自給研究生講授多門課程。他先后講授過量子化學、量子化學進展、群論及其在化學中的運用等研究生課程。劉若莊的講授追本索源、條理分明、前后呼應、富有啟發、引人入勝,他注重基礎,強調運用,極富特色。幾十年教學生涯中所養成的常教常新,常教常精的作風,給學生留下了深刻印象并影響到下一代。迄今為止,劉若莊為國家培養了博士9人、碩士19人,同時開辦過多期量子化學計算短訓班、師資培訓班和助教進修班。這些人在各個工作崗位上為理論化學的發展做出了自己的貢獻,其中多人成為科研院校的學術帶頭人。1983年,科學出版社出版了劉若莊主編的《量子化學基礎》,這本教材是該領域重要的教學參考書。在教學科研之余,劉若莊還特別注意在《化學通報》、《百科知識》等雜志撰寫綜述介紹原子和分子結構、量子化學的基礎知識和發展狀況,這些通俗易懂的文章不僅促進了科學知識的普及,而且也吸引了學生對量子化學的興趣并參與到這個行列進行科學研究。與此同時,劉若莊撰文介紹交叉學科如量子生物化學、非平衡熱力學的發展簡況并闡述自己的看法,推動了這些領域的發展。

劉若莊教授現在不但親自指導博士研究生,而且在激發態勢能面和相應的光化學反應、分子聚集體相互作用的精確計算和分析方法、碳籠分子及其凝聚態結構與性能關系等方面的研究領域繼續進行深入研究。

劉若莊于1984年參加中國共產黨,他歷任國家科委化學學科組成員、國家自然科學基金委員會物理化學評審組評委、國家教委理科化學教學指導委員會副主任委員、中國化學會常務理事、北京化學會理事長、中國科技大學兼職教授、中國科學院感光研究所兼職研究員、世界理論有機化學聯合會會員、墨西哥國立自治大學客座教授、《分子科學學報》副主編以及《高等學校化學學報》等6種期刊編委等職。

劉若莊因量子藥物化學的研究榮獲全軍科技進步獎二等獎;因提出贗勢價軌道能量分解法用以研究重原子體系的分子間相互作用及氫鍵本質榮獲1987年國家教委科技進步獎二等獎;隨后因對中間體、過渡態及反應勢能剖面的理論研究取得重大成果榮獲1988年國家教委科技進步獎二等獎和1989年國家自然科學獎三等獎。

劉若莊教授從50年代初期起一直在理論化學前沿從事科學研究工作。50多年來,共編著和參與編寫專著3本,譯著4本,發表科研論文133篇,其中在國內外重要刊物上發表論文105篇,綜合評述17篇。

 

劉若莊院士主要論著  

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