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刘若庄


刘若庄(1925年5月25日—),出生于北京市。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。

刘若庄一家7口全靠作为小职员的父亲的微薄薪水维持生计,父母对孩子的教育却非常重视。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,学校严格的教育使得刘若庄从小就养成了严谨认真的作风。12岁时,父亲的病逝使得本不宽裕的家庭生活雪上加霜,刘若庄在中学就不得不在读书之余从事家教以缓解家庭生活的拮据,而且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,他的成绩总是名列全班第一。1943年高中毕业,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攻读化学专业研究生。读研期间,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的科学研究。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(Modified Troutons Rule)”,锋芒初露。

1950年3月,还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,他开始翻译英文版的《定性分析理论基础》,于1951年由商务印书馆出版。该书作为大学丛书之一,成为20世纪50年代重要的教材和参考书。1950年6月刘若庄以“用机械求积法计算比热”顺利通过研究生答辩,其研究论文发表于同年的《中国化学会会志》。在从事物理化学助教工作的同时,从1950年开始,他在唐敖庆教授指导下,开始从事量子化学研究。关于“六价键函数”的研究为唐敖庆教授所获中国科学院三等奖获奖文章之一。不同领域中名师的严格指导加之刘若庄本人的勤奋努力,使他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。

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,他同时兼任北京大学化学系讲师。当时,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都备受学生的欢迎,由此也逐渐形成了他独特的讲课风格。

1952年的院系调整使得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,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得益于他对学习思维的揣摩,更得益于他追踪科学前沿并独立开展科学研究工作。1956年在“水分子间氢键键能”的研究论文中,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的模型,被《十年来中国的科学(化学卷)》所引用。在讲课和科研之余,刘若庄和其他同志合作翻译了俄文版的《高压下的化学平衡和反应速度》、《化学热力学例题与习题》及德文版的《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。

1963年9月,刘若庄成为教育部委托唐敖庆教授主持下的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极其重要的贡献,其研究成果荣获1982年国家自然科学奖一等奖。

在“文化大革命”那样极端复杂和艰苦的环境中,刘若庄仍不忘从事科学研究,在唐山大地震强烈波及北京地区的情况下,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。

70年代后期,刘若庄虽已过知天命之年,仍勤奋工作,全身心地投入教学和科研工作。1977年被评为北京市科学技术先进工作者,1978年创建了为教育部正式批准的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。

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。在随后的二十多年间,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等。

刘若庄教授主要从事计算量子化学研究。他具有代表性的、在国内外有较大影响的研究工作是创造性地将量子化学理论和计算方法应用于研究化学反应途径和沿反应途径的动态学问题。形成了达到国际先进水平的具有特色的系统研究成果,其重要贡献是:优选、改进和扩充了研究化学反应机理和动态学的方法;提出取代基团对反应的作用是改变反应物间作用本质的观点;发现不同进攻试剂和取代基通过改变过渡态或中间体构型影响反应机制的事实;用新方案揭示反应途径中的问题如插入反应在一定温度区域存在负活化能产生的根源和旋轨耦合在自旋禁阻反应中的作用等;预言了某些不稳定异构体的存在;提供了能够促进反应发生的可能振动模式和进行振动选态反应的动态学数据,首次从计算证实只要与反应坐标强烈耦合,非断裂或生成键的振动激发也可促进反应的事实;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,提出了在从头算框架内的微扰晶体轨道法并用于研究链状高分子的结构和性能以及取代基效应;推广自洽场晶体轨道法到含过渡金属原子的线性高聚物。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,首次推导出电声子耦合常数的显式,使计算一维导体发生Peierls相变温度Tp的公式成为现实,从理论上论证了碳纳米管的几何构型与导电性的关系等等。

刘若庄在从事科研的同时,还指导研究生和教研室的教师进行结构化学的教学和量子化学的应用研究工作,而且亲自给研究生讲授多门课程。他先后讲授过量子化学、量子化学进展、群论及其在化学中的运用等研究生课程。刘若庄的讲授追本索源、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。几十年教学生涯中所养成的常教常新,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9人、硕士19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。这些人在各个工作岗位上为理论化学的发展做出了自己的贡献,其中多人成为科研院校的学术带头人。1983年,科学出版社出版了刘若庄主编的《量子化学基础》,这本教材是该领域重要的教学参考书。在教学科研之余,刘若庄还特别注意在《化学通报》、《百科知识》等杂志撰写综述介绍原子和分子结构、量子化学的基础知识和发展状况,这些通俗易懂的文章不仅促进了科学知识的普及,而且也吸引了学生对量子化学的兴趣并参与到这个行列进行科学研究。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。

刘若庄教授现在不但亲自指导博士研究生,而且在激发态势能面和相应的光化学反应、分子聚集体相互作用的精确计算和分析方法、碳笼分子及其凝聚态结构与性能关系等方面的研究领域继续进行深入研究。

刘若庄于1984年参加中国共产党,他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、中国科学院感光研究所兼职研究员、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。

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。

刘若庄教授从50年代初期起一直在理论化学前沿从事科学研究工作。50多年来,共编著和参与编写专著3本,译著4本,发表科研论文133篇,其中在国内外重要刊物上发表论文105篇,综合评述17篇。

 

刘若庄院士主要论著