徐光宪

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   徐光宪(1920— )中国共产党党员,中国民主同盟盟员,汉族。1920年11月7日出生于浙江省绍兴上虞市,曾就读于著名的春晖中学,受到夏丏尊、朱自清、李叔同(弘一法师)等著名前辈的熏陶。 1944年毕业于交通大学化学系。1946年任交通大学化学系助教。1947年赴美留学,1951年获美国哥伦比亚大学物理化学博士学位,不久回国,到北京大学任教至今。1980年当选为中国科学院学部委员(院士)。1991年被选为亚洲化学联合会主席。现任北京大学化学系教授、博士生导师。历任北京大学原子能系(后改为技术物理系)副主任、稀土化学研究中心主任,国家自然科学基金委员会化学科学部主任,中国化学学会理事长,中国稀土学会副理事长,全国人大代表,全国政协委员等职。徐光宪夫人高小霞,亦是化学家。
五六十年代
  20世纪50年代,徐光宪发表论文《旋光理论中的邻近作用》,揭示了化学键四极矩对分子旋光性的主导作用;50年代,他改进仪器设备,把极谱法的测量精度提高了两个数量级,在国际上较早测定了碱金属和碱土金属与一些阴离子的配位 徐光宪 院士平衡常数。根据弱配位平衡与吸附平衡的相似性,提出配合物平衡的吸附理论,可以简便地描述溶液中弱配位平衡过程。1957年,徐光宪被调往技术物理系工作,开展核燃料萃取化学的研究,1962年提出了被国内普遍采纳的萃取体系分类法
七十年代以后
  从70年代末开始,徐光宪主持开展了对稀土量子化学和稀土化合物结构规律性的研究。1982年,徐光宪通过总结实验资料和分析量子化学计算的结果,提出原子价的新定义及其量子化学定义,圆满解决了Pauling、Mayer等人定义中存在的问题。徐光宪非常重视科研基地的建设,1986年在他的主持下成立了北京大学稀土化学研究中心,1991年,在他的努力下,利用世界银行贷款在北京大学建立了稀土材料化学及应用国家重点实验室。
个人贡献
  徐光宪热心教育事业,积极组织学术活动和学术交流,兼任多项学术职务,为培养科技人才倾注了心血。至今已发表论文400余篇和10本教科书及专著,由于在科学研究方面的突出贡献,徐光宪1994年获得首届何梁何利基金科学与技术进步奖,北京大学首届自然科学研究突出贡献奖,2008年度国家最高科学技术奖。他被称为“稀土之父”,“稀土界的袁隆平”。
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往事略集

  徐光宪,1920年生于浙江省绍兴市。自幼勤奋好学,中学时曾获浙江省数理化竞赛优胜奖。由于家境清贫,1936年初中毕业后考入浙江大学附属高级工业职业学校,1937年转学浙江宁波高级工业职业学校,1939年毕业。时 值抗日战争,社会动荡不安。原拟赴昆明参加叙昆(宜宾——昆明)铁路的修建工作,因路费被领班私吞,滞留上海当家庭教师度日。就在这样困难的处境中,他强 烈的求知愿望不泯,省吃俭用,积攒学费,挤出时间,考入交通大学学习。他夜晚兼任家庭教师,日间上学,焚膏 继晷,刻苦攻读,于1944年7月从交通大学化学系毕业,获理学学士学位。由于学习成绩优秀,1946年1月起被交通大学化学系聘为助教。
  徐光宪为了继续深造,于1948年初赴美国留学,1月至6月就 读于华盛顿大学化工系。1948年夏,在纽约哥伦比亚大学暑期试读班中,成绩名列榜首,被该校录取为研究生并被聘为助教,不仅免交学费,还被正式列入教员名录。当时能得到这一待遇的留学生是极少的。他攻读量子化学,一年后即获得哥伦比亚大学理学硕士学位。由于成绩优异,1950年7月被选为美国Phi Lamda Upsilon荣誉化学会会员,荣获象征能打开科学大门的一把金钥匙及荣誉会员证书。1951年3月完成博士论文《旋光的量子化学理 论》,并通过论文答辩,获得博士学位,并被选为美国Sigma Xi 荣誉科学会会员,再次获得金钥匙一把。他从入学到取得博士学位只用了两年零八个月的时 间,这在当时美国第一流水平的哥伦比亚大学,是很不容易的。
  在美国留学期间,徐光宪不但热衷于攀登科学高峰,刻苦攻读,潜心研究,也时刻不忘 祖国。他参加了进步学生组织“留美科学工作者协会”,并成为该会纽约分会的负责人之一。他还参加了唐敖庆等人发起的“新文化学会”和以唐敖庆为会长的“哥 伦比亚大学中国同学会”,后一组织和其他进步中国留美学生组织于1949年10月在纽约国际学生公寓举办了庆祝中华人民共和国成立的大会,向联合国发了签 名通电,要求接纳新中国代表参加联合国大会,驱逐国民党政府的代表,并在1950年初发起慰问人民解放军的“一人一元劳军运动”。这些组织在动员留美中国 学生返回新中国参加建设方面起过积极的作用。徐光宪一直是这些组织中的积极活动分子。
  徐光宪深受导师C.D.贝克曼(Beckmann)的器 重。导师极力挽留他继续留在美国进行科学研究,推荐他去芝加哥大学R.S.莫利肯(Mulliken)教授处做博士后。他的夫人高小霞当时尚未获得博士学位,他去莫利肯处不但可获得最好的科研工作环境,而且也可为高小霞继续求学创造良好的条件。但当时美国侵朝战争已经爆发,徐光宪认为祖国更需要自己,应当 尽快回国。当时美国政府极力阻挠留美中国学生返回新中国,1951年初,美国国会通过有关禁令,待美国总统批准后即正式生效。在这种情况下,徐光宪焦急万 分,千方百计设法尽快离开美国,高小霞也毅然决定放弃再过一年即可获得的博士学位和他一起回国。他们假借华侨归国探亲的名义,于1951年4月乘船一同回 到祖国。
  徐光宪回国后受聘为北京大学化学系副教授,并兼任燕京大学化学系副教授。1952年9月加入中国民主同盟。1952年9月 院系调整后,继续任北京大学化学系副教授。受教育部委托,他和卢嘉锡、唐敖庆、吴征铠一起于1954年7月在北京举办“物质结构暑期进修班”,培养了我国第一批物 质结构课的师资。1957年7月,他被任命为放射化学教研室主任,1958年9月被任命为新成立的原子能系副主任,兼 核燃料化学教研室主任。同年12月应邀访问苏联,参加在杜布纳原子能研究所召开的国际核物理与放射化学学术会议,会后访问了莫斯科大学和列宁格勒大学。 1961年他晋升为教授。同年8月应中国科学院上海有机化学研究所邀请,在该所讲萃取化学一个月。1964年12月他当选为第三届全国人民代表大会代表。
  在“文化大革命”中,徐光宪受到迫害。1969年底被迫离开技术物理系,到江西农场劳动。1971年底返回北京,到北京大学化学系工作。他不因为曾受到过错误对待而消极,仍是一如既往地积极努力工作。自1977年起,他被任命为化学系无机化学教研室主任。
  1977年以后,徐光宪担任过许多重要社会工作。1980年12月发起成立中国稀土学会并当选为副理事长,蝉联至今。1981年被任命为国务院学位委员会第一届理学评议组化学组成员。辛勤的劳动结出累累的硕果。几十年来,徐光宪为国家和人民培养了一大批教学和科研人材,并在物质结构、量子化学、配位化学、萃取化学、稀土科学等领域做出了突出的贡献,党和人民对他的贡献给予了充分的肯定。1994年徐光宪获得了何梁何利基金科学与技术进步奖。
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教育生涯

忠诚党的教育事业
  几十年来,徐光宪忠诚党的教育事业,矢志 不移,献身科学研究与教育事业。他在生活和工作的进程中遇到过许多困难和挫折,但他从不气馁,而是百折不挠,坚定地向前奋进。他勤奋过人,从不懈怠,正如他自己说的,他的每一项成果都是和刻苦努力联系在一起的。现在,他虽然年事渐高,还是争分夺秒,不知疲倦地辛勤工作,仍在实现着他“志在千里”的壮心。
重视教学工作
  徐光宪很重视教学工作,认为必须让学生牢固掌握科学基本理论和基础知识,为将来献身祖国科技事业打下坚实的基础。1951年在北京大学化学系讲授物理化 学课,同时在燕京大学化学系为研究生开设量子化学课。院系调整后在北京大学开出《物质结构》新课程,并担任了1954年的物质结构暑期进修班的讲课。 1957年国家要求北京大学迅速培养原子能科学技术方面的人材。徐光宪当时虽对原子能化学并不熟悉,但在被任命为这项工作的负责人之一以后,日夜备课,充分准备,于两个月后就讲授放射化学、原子核物理导论等课程。他很注意让青年教师、研究生及时掌握学科最新成就,站到学科发展最前沿。 50年代末期,国际上配位场理论在无机化学中的应用迅速扩展,萃取化学研究刚刚开始,他及时在技术物理系给青年教师和研究生开设了配位场理论和萃取机理等课程。打倒“四人帮” 以后,国内恢复了对基础研究的重视。当时,量子化学经过十多年的迅速发展,在化学各分支学科得到广泛应用,并已渗透到与化学相关的其他学科领域内,他抓住 时机开设了量子化学、分子光谱、高等无机化学等课程,直到1986年他还亲临教学第一线。他讲课内容丰富,注意启发学生深入到物质变化的微观层次运用基本 规律分析复杂纷繁的化学现象,以求深刻理解这些现象的微观本质及它们之间的内在联系,进而能预见一些新现象。
重视教材建设工作
  徐光宪很重视教材建设工作,认为 一本好的教材对学生的学习有很大帮助。50年代他根据自己在北京大学几年中使用的物质结构讲义,加以修改补充,精心整理,编写成《物质结构》一书,于1959年由高等教育出版社出版,并由高教部规定为全国统编教材。1965年,为了适应工科、师范类院校的教学需要,他又编写了一本《物质结构简明教 程》。《物质结构》一书,内容丰富,安排得当,条理清楚,概念表述准确、深刻,有关化学键理论的两章写得尤为精采,因此深受教师和学生的欢迎,成为在全国 使用多年的教材,曾先后五次再版,发行了十余万册,在物质结构课的教学中发挥了重要作用,1988年1月获得国家教委颁发的 “高等学校优秀教材特等奖”。该书还在香港被翻印,受到港台读者的欢迎。80年代初,他根据物质结构学科发展的情况,在王祥云协助下对原书进行了修改补 充,于1987年由高等教育出版社出了修订版,很受读者欢迎。1978年徐光宪在给研究生开设量子化学课时,针对化学系本科生数学、物理基础较薄弱的情 况,和黎乐民等合作编写了一部研究生用的量子化学教材《量子化学基本原理和从头计算法》(上、中、下二册),分别于1980、1985、1989年由科学 出版社出版。这部教材内容比较丰富,能较全面地反映出这一学科发展的现状,在基本原理的叙述和公式推导方面又相当详细,较易为数学、物理基础较薄弱的读者 理解,因而得到读者的 徐光宪 院士好评。此外,他还在《化学通报》等杂志上发表过不少教学经验交流或专题讲座性质的文章,也使很多教师和学生读后受益不浅。
教育经历
  1944年7月
  交通大学化学系毕业,获理学士(B.S.)学位。
  1946年9月1947年12月
  交通大学化学系助教。
  1948年1~6月
  美国圣路易城华盛顿大学研究院学习。
教学经历
  1948年7月~1951年3月
  出任技术物理系副主任兼核燃料化学教研室主任,开始讲授原子核物理导论、萃取化学。
  1959年2月
  讲授核燃料化学。
  1965年10月
  应复旦大学化学系邀请,为全国无机化学教师讲高等无机化学课。
  1976年6~7月
  到上海耀龙化工厂主办串级萃取理论讨论班,有中科院、冶金部、高校和主要稀土厂的技术骨干100余人参加,为串级萃取理论在全国的推广应用打下基础,对我国稀土工业发展影响深远。
  1981年2月
  开设高等无机化学课
  1985年9月
  第二届中国稀土会议大会副主席,兼程序委员会主席
  1986年10月~1999年9月
  北京大学成立稀土研究中心,任主任。
  1991年4月
  山东大学化学系兼职教授。
  1993年7月
  浙江大学化学系兼职教授
  1993年9月
  中国科技大学兼职教授。
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学术贡献

  徐光宪的研究横跨物理化学、核燃料化学、配位化学、萃取化学、稀土化学等领域。他在我国较早开设物质结构和量子化学课程。1954年受教育部委托,他和卢嘉锡、唐敖庆、吴征铠一起在北京举办物质结构暑期进修班,培养了我国第一批物质结构课的师资。上世纪50年代末,他从事核燃料萃取化学研究,提出萃取机理的分类法,准确测定大量溶液化合物的稳定常数和两相萃取平衡常数,为国际手册收录。
  1976年他提出串级萃取理论,并在全国推广,把我国稀土萃取分离工艺提高到国际先进水平。在量子化学领域中,他对化学键理论作了深入研究,提出了原子价的新概念、nxcπ结构规则和分子片的周期律。同系线性规律的量子化学基础和稀土化合物的电子结构特征研究,被授予国家自然科学二等奖。徐光宪著述颇丰,发表学术论文400余篇,出版专著和教科书8种。他所编著的《物质结构》一书1988年被评为国家教委优秀教材特等奖。2005年,荣获何梁何利基金“科学与技术成就奖”。
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涉足领域

概况
  徐光宪的研究领域较宽,涵盖物理化学和无机化学,在量子化学和化学键理论、配位化学、萃取化学、核燃料化学、稀土化学、串级萃取理论及其应用等方面都有突出的成就。
串级萃取
  发展串级萃取理论并用于稀土工业生产
  徐光宪热衷于搞基础研究,但也很注重应用研究。他认为搞基础研究应当考虑其远期的应用背景,使基础研究的成果尽可能应用到实际中去,产生社会和经济效益。另一方面,应用研 究应扎根于自己的基础研究成果上,否则就只能跟在别人后面走,不可能创新和超越别人。他在稀土萃取化学及其工业应用方面的工作很生动地体现了这一点。
  1971年底徐光宪从江西农场返回北京大学化学系工作。当时化学系在搞稀土元素的分离提纯。他认为,稀土元素在我国有得天独厚的资源优势,应该让它在社 会主义建设中发挥更大作用,而萃取法用于稀土分离提纯是大有可为的,于是他积极参加这项工作,运用过去在络合物平衡和萃取化学基础研究中得到的成果和积累 的经验,很快就对稀土萃取分离工艺做出了突破性的改进。镨钕分离是稀土元素分离中的难点,当时又是一项急需完成的军工任务。他通过选择萃取剂和络合剂,配 成季铵盐——DTPA“推拉”体系,使镨钕分离系数从一般萃取体系的1.4—1.5高到4以上,这是当时国际上最高的数值。但这类体系直接用于工业生产 有困难。美国曾有过一个专利报道,提出用推拉体系萃取分离稀土,但从未用到实际生产中去,因为无法实现串级萃取过程。当时国际上流行的串级萃取理论是L. 阿尔德斯(Alders)提出来的,徐光宪仔细分析了在串级萃取过程中络合平衡移动的情况,发现阿尔德斯串级萃取理论的基本假定:“在串级过程中萃取比保 持恒定”,在稀土推拉体系串级萃取过程中是不成立的。于是他精心设计出一套化学操作流程,并导出与此相应的一套串级萃取理论公式,在此基础上设计出一种回 流串级萃取新工艺。
  1974年9月他亲赴包头稀土三厂参加这一新工艺流程用于分离包头轻稀土的工业规模试验,获得成功,从而在国际上首次实现了用推拉体系 高效率萃取分离稀土的工业生产。在这些工作的基础上,他随后陆续提出了可广泛应用于稀土串级萃取分离流程优化工艺设计的设计原则和方法,极值公式,分馏萃 取三出口工艺的设计原则和方法,建立了串级萃取动态过程的数学模型与计算程序,回流启动模式等。1976年在上海跃龙化工厂举办了“全国串级萃取讲习 班”,把这些成果向全国有关科研单位、高等院校和稀土工厂推广。这些原则和方法用于实际生产,大大简化了工艺参数设计的过程,减少了化工试验的消耗;特别 是能适应原料和设备不同的工厂,因而能普遍使用。他和李标国、严纯华等共同研究成功的“稀土萃取分离工艺的 一步放大”技术,是在深入研究和揭示串级萃取过 程基本规律的基础上,以计算机模拟代替传统的串级萃取小型试验,实现了不经过小试、扩试,一步放大到工业生产规模,大大缩短了新工艺设计到生产的周期,使 我国稀土分离技术达到国际先进水平。近十多年来,他和李标国等在全国各主要稀土生产厂,如上海跃龙化工厂、广州珠江冶炼厂、包头稀土厂等推广应用了这些研 究成果,为国家创造了很大的经济效益。
溶液络合物研究
  中国溶液络合物化学研究的先行人
  徐光宪对学科发展前沿的生长点很敏感,能把握国际学术发展的新动向,结合中国实际情况,及时选择有发展前途的研究领域和课题。1951年他回国初期仍在 继续从事量子化学研究。当时,国际上对溶液中络合物平衡的研究正在兴起,他敏锐地感觉到这将发展成为无机化学的重要分支,国内也有条件做这方面的工作。于 是他迅速抓住这一时机,率先在国内开展溶液中络合过程物理化学的研究。首先是测定溶液中的络合物平衡常数。他通过改进仪器设备,提高了测量精度,同时改进 实验数据的处理方法,因而能从测定结果得出更多的信息。例如当时用极谱法研究络合物,半波电位测定的误差为±10mV,他改进后的装置可测准到士0.1mV,使测量精度提高了100倍。加上用新的实验数据处理方法,得到的结果就更多和更精确,对弱络合体系也可给出较准确的分级络合常数。他在络合平衡常 数测定方面的工作迅速达到国际先进水平,也带动了国内有关研究工作的开展。他根据络合平衡与吸附平衡的相似性提出络合物平衡的吸附理论,可以简便地描述溶 液中弱络合物平衡过程。这一时期的工作成果对他后来成功地开展核燃料萃取化学和稀土化学研究有很大帮助。
  70年代以来,他注意到生物无机化学 的兴趣,立即意识到研究生物分子配体络合物的重要意义。他鼓励、支持和指导科研组的同志积极开展这方面的工作,例如研究胆结石的生成机理,稀土羊毛染色机 理,抗癌药物分子对金属离子的络合作用 等。80年代以来,他在固体络合物的合成、结构测定和谱学研究等方面,指导助手和学生做了大量工作,特别是在稀土元素的多核、异核络合物方面,例如在国际上首次合成了具有特殊结构和性能的一系列四核稀土双氧络合物,引起国内外同行的重视。
结构与性能的关系
  探寻物质结构与性能的关系
  徐光宪很注意总结实验资料。他认为,当一个分支学科的实验资料积累到 相当丰富的时候,应当及时总结,集其大成,进行深入的理论分析,总结规律性,提炼出新概念,提高理性认识的水平,再反过来指导实践,提出要研究的问题,以 推动该学科的发展。70年代初以来,金属有机化合物化学和原子簇化学迅速发展,有大量新化合物被合成出来,它们的结构及性质的研究也随之发展,因而金属有 机化合物和原子簇化合物的结构规律成为众多学者关心的问题。徐光宪通过总结大量实验资料和已有的各种理论,提出了一个更普遍的,同时适用于金属有机化合 物、原子簇化合物和一般分子的结构规则,取名为(nxcπ)格式。与此相关,还提出了原子共价的新定义。利用(nxcπ)结构规则,只要根据分子结构式即 可估计分子的稳定性,从而可以预测可能存在的新化合物。这一结构规则和定义,已经通过了大量实验结果和量子化学计算结果的检验,显示出正确性与广泛适用性。
  近二三十年来,国内外对稀土的研究兴趣与日俱增,积累了大量实验资料,但对稀土化合物成键情况的研究还比较薄弱。从70年代末开始,徐光宪 主持开展了对稀土量子化学和稀土化合物结构规律性的研究。在建立适用于稀土元素电子结构研究的方法和计算程序的基础上,他对不同类型的稀土化合物进行了系 统的量子化学计算,结合(nxcπ)结构规则和共价的新定义,对其成键情况进行分析。研究结果表明,稀土化合物并不总是离子性的,在金属有机化合物中存在 的是带有离子性的共价键,而在很多无机化合物中存在带有很大共价成分的离子键。共价键主要通过其5d轨道生成,4f轨道贡献相当小,因此稀土的簇合物和金 属有机化合物服从推广的十八电子规律。目前他正在对稀土簇合物及多核、异核络合物的电子结构和立体结构规律性进行更深入的探索。