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刘若庄
发布日期:2015-12-15 来源:九三学社中央宣传部
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刘若庄(1925年5月25日—),出生于北京。物理化学家。1999年当选为中国科学院院士。1956年加入九三学社。

刘若庄出生于一个职员家庭,一家7口全靠父亲的微薄薪水维持生计,父母对孩子的教育非常重视。兄弟姐妹都进入当时师资力量雄厚的师大第二附属小学读书。学校严格的教育使刘若庄从小就养成了严谨认真的作风。为了不在日本人管理的学校中学习,他不得不多次转学。即使这样,他的成绩总是全班第一。1943年高中毕业,他考入辅仁大学化学系。大学期间,刘若庄依靠每年获得的高额奖学金,顺利完成了学业。

1947年秋,刘若庄于辅仁大学化学系毕业,以优异成绩考入北京大学化学系研究生。其间,他先师从袁翰青教授进行有机化学研究,以实验方法研究氢键体系,这是他日后与氢键乃至整个有机化学理论研究有不解之缘的渊源所在。后转入孙承谔教授名下开始物理化学研究。1949年,他在《中国化学会会志》上用英文发表了第一篇研究论文《修正特鲁顿规则》(ModifiedTroutonsRule),锋芒初露。

1950年3月,未进行毕业论文答辩的刘若庄因勤奋好学、成绩优秀提前留在北京大学任教。在指导有机化学和定量分析实验的同时,开始翻译英文版《定性分析理论基础》。该书于1951年由商务印书馆出版,作为大学丛书之一,成为20世纪50年代重要的教材和参考书。

1951年9月,兼任辅仁大学化学系主任的邢其毅先生聘请刘若庄为辅仁大学化学系讲师,同时兼任北京大学化学系讲师。刘若庄在辅仁大学主讲的化学数学和在北京大学讲授的普通化学课程,备受学生欢迎,由此逐渐形成了他独特的讲课风格。

1952年的院系调整使刘若庄成为北京师范大学的一员并一直工作至今。在北师大化学系(2005年9月更名为化学学院),他主讲物理化学、物质结构等多门课程。精彩生动的讲课不仅出于他对学习思维的揣摩,更得益于追踪科学前沿并独立开展科学研究的积累和实践。在讲课和科研之余,刘若庄还和同事合作翻译了俄文版《高压下的化学平衡和反应速度》、《化学热力学例题与习题》及德文版《化学计算》。这些译著在当时都是极为抢手的教学参考书。

1956年9月,刘若庄因成绩突出晋升为副教授,同时开始讲授专门化课程如化学热力学、化学动力学等。1961年刘若庄被评为北京市文教先进工作者。1963年,他开始招收研究生。1978年,他创建了北京师范大学量子化学研究室。该研究室是我国运用量子化学手段研究实际化学体系的重要基地,也是我国理论化学对外联系的重要窗口。因工作突出,刘若庄1977年被评为北京市科学技术先进工作者。1979年7月,刘若庄晋升为教授。1981年成为国务院批准的首批博士生导师。

刘若庄晋升为教授后,在从事科研工作的同时,还指导和培养研究生。此外,他承担了多门本科生和研究生课程。他先后讲授过结构化学以及量子化学、量子化学进展、群论及其在化学中的运用等课程。刘若庄的讲授追本溯源、条理分明、前后呼应、富有启发、引人入胜;他注重基础,强调运用,极富特色。几十年教学生涯所养成的常教常新、常教常精的作风,给学生留下了深刻印象并影响到下一代。迄今为止,刘若庄为国家培养了博士和硕士50余人,同时开办过多期量子化学计算短训班、师资培训班和助教进修班。这些学生和学员在各个工作岗位上为理论化学的发展做出了贡献,其中多人成为学术带头人。

1950年6月,刘若庄以《用机械求积法计算比热》顺利通过研究生论文答辩。其研究生论文发表于同年的《中国化学会会志》。在从事物理化学助教工作的同时,他在唐敖庆教授指导下,开始从事量子化学研究。参加的关于“六价键函数”研究课题为唐敖庆教授所获中国科学院自然科学奖三等奖获奖文章之一。不同领域中名师的严格指导加上本人的勤奋努力,刘若庄不仅学会了科学研究的方法,也由此进入了理论化学的研究殿堂,为其后做出具有特色的优秀研究成果奠定了扎实的理论基础。

1956年,在“水分子间氢键键能”的研究中,刘若庄利用量子化学方法并考虑到电子云之间的多极矩作用研究氢键的静电相互作用,优于当时国际上流行的点电荷模型,发表的论文被《十年来中国的科学(化学卷)》引用。

1963年9月,刘若庄成为吉林大学物质结构学术讨论班成员。在为期两年的研讨中,讨论班集体在唐敖庆教授指导下对配位场理论方法进行研究,对这门学科的发展做出了重要贡献,研究成果荣获1982年国家自然科学奖一等奖。

“十年动乱”中,刘若庄排除干扰,潜心科研。就在唐山大地震强烈波及北京地区的艰难环境下,刘若庄完成了国内第一篇运用量子化学计算方法研究实际体系的论文,较好地解释了砷化镓在氧离子注入后的半导体特性。

“十年动乱”结束,中国迎来科学的春天,也激起刘若庄极大热情。他全身心投入教学和科研中。在随后的30多年,他所涉及的研究领域主要包括:化学反应微观机理和沿反应途径的动态学,有机导体和半导体,氢键和分子间相互作用力,化合物的结构和性能以及配位场理论方法及激发态势能面和相应的光化学反应机理等。

刘若庄取得了一系列在国内外具有较大影响的科研成果。一是与合作者一起,在国内首先采用能量梯度和内禀反应坐标(IRC)方法研究有机化学问题,尤其是对系列反应的反应机理进行深入探讨和分析,在研究过程中提出了一些新观点,对方法进行了改进、扩充和发展。二是与合作者一起创造性地应用CASSCF和MR-CI组合方法,研究光诱导的化学反应机理,将态相关图与定量计算相结合研究了多个光化学反应,对有争议的反应如亚硝酸甲酯的光解反应,支持与量子效率实验一致的首先光解而不是内消除的反应机理。分析了C1SP不易被实验观测到的原因并推测它在光化学反应中存在的可能性,证实了丙烯醛光解的机理。三是对一系列重要自由基和小分子基元反应进行了系统研究,完成了在反应途径基础上的直接动态学计算(不借助反应全势能面),获得反应过程中各振动模式与反应坐标的耦合常数及其变化,同时获得各振动模式的能量变化,首次从理论计算上证实了不直接断裂键的振动激发(如C2H2++H2→C2H3++H反应中C-C键的伸缩振动)可促进反应的实验现象;揭示了振动选态反应中与反应坐标强烈耦合而且在过渡态前振动频率应有所降低的振动自由度的激发是促进反应进行的重要手段;提出了一种利用微正则速率常数经统计平均直接计算单分子反应正则速率常数的新方法,既减少了计算量,又提高了准确性。四是用形变势理论研究了准一维电荷迁移晶体中电子与声子的相互作用,首次推导出电子—声子耦合常数的显式,从而得到计算一维导体发生Peierls相变温度Tp的公式,证明Peierls相变主要来自电—声相互作用,而电子—电子相互作用是次要的。为研究导电高分子的结构,在从头算基础上发展了一种定量微扰晶体轨道法,对三种取代的聚乙炔的电子结构和导电性能进行分析,得出有轨道的结论。随后,又将自洽场晶体轨道法扩展到含过渡金属原子的线性高聚物,推导了新的矩阵元公式,并使之程序化,用于研究过渡金属夹心高聚物。此后,又从理论上论证了纳米碳管的导电性主要由其几何构型决定,而与键长交替畸变无关。

在教学科研之余,刘若庄在《化学通报》、《百科知识》等杂志撰写综述性文章介绍原子和分子结构、量子化学基础知识和发展状况等。这些通俗易懂的文章不仅促进了科学知识的普及,而且吸引了学生对量子化学的兴趣并参与到这个行列中进行科学研究。与此同时,刘若庄撰文介绍交叉学科如量子生物化学、非平衡热力学的发展简况并阐述自己的看法,推动了这些领域的发展。1983年,科学出版社出版了刘若庄主编的《量子化学基础》。

刘若庄因量子药物化学的研究荣获全军科技进步奖二等奖;因提出赝势价轨道能量分解法用以研究重原子体系的分子间相互作用及氢键本质荣获1987年国家教委科技进步奖二等奖;随后因对中间体、过渡态及反应势能剖面的理论研究取得重大成果荣获1988年国家教委科技进步奖二等奖和1989年国家自然科学奖三等奖;2003年荣获国家教育部自然科学奖一等奖。

刘若庄1984年加入中国共产党,历任国家科委化学学科组成员、国家自然科学基金委员会物理化学评审组评委、国家教委理科化学教学指导委员会副主任委员、中国化学会常务理事、北京化学会理事长、中国科技大学兼职教授、中国科学院理化研究所兼职研究员、世界理论有机化学联合会会员、墨西哥国立自治大学客座教授、《分子科学学报》副主编以及《高等学校化学学报》等6种期刊编委等职。编著和参与编写专著3本、译著4本,发表论文200多篇,其中在国内外重要刊物上发表论文105篇,综合评述17篇。

主要论著

 

1RZLiu,JGYu,Theoretical Study of the Effect of Subsituents on Elec trophilic Addition to Olefins:Ab Initio MO Approach with Energy Decomposition,IntJQuantum Chem,1983,23:491.

2SQJin,RZLiu,Quantum Chemical Study of the Electrophilic Addition Reaction of Iodine to Ethylene,IntJQuantum Chem,1984,25:699.

3RZLiu,Quantum Chemical Studies on Reaction Mechanism and Rea ction Path,App.Quantum Chem.(Reidel),1986,85.

4JGYu,XYFu,RZLiu,et al,Theoretical Study of Structure a nd Energies of [HCOO]+and Their Rearrangement,Chem.PhysLett, 1986,125:438.

5HQZhang,YHHuang,RZLiu,Deformation Potential Approach to the Est imation of Peierls Phase Transition Teinperature,Physica Status Solide(b), 1993,178(1):151.

6RZLiu,SYMa,ZHLi,Theoretical Study on the Dynamic Properites and  State Selected Rate Constants of the ReactionCH(4∑-),+H2CH2(3B1),+ H ChemPhysLett,1994,219:143.

7方维海、刘若庄,异氰酸自旋禁阻脱羰反应中的旋轨耦合作用,中国科学B辑, 1994,24(8):793。

8于浩、刘若庄、李宗和、马思渝,C2H+2+H2C2H+3+H反应振动 选态速率常数的理论研究,高等学校化学学报,1995,16(3):444。

9ZXWang,RZLiu,MBHuang,ZHYu,An ab Initio Study on the Insertion  Reactions of CH(X2π)with NH3,H2O and HF Can,JChem, 1996,74:910.

10YHuang,RZLiu,Investigation of the Change in Band Structure of a Carbon Nanotube Due to a Distortion Keeping the Initial Translational Symmetry,Chem.PhysLett,1997,268:364.