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他被称为“中国稀土之父”,三次为国改变科研方向,燕园执教逾六十载,桃李满天

化学加 2021-01-28

来源 |  科协改革进行时(ID:kxgg_2016)  编辑 | 化学加

导读


他经历过最艰苦的时代,终其一生,始终把个人命运与国家命运、民族前途紧紧联系在一起,不忘科学报国的本心;他根据国家需要,三次转换科研方向,在每个领域都干出了无愧于时代的业绩;他被称为“中国稀土之父”、“稀土界的袁隆平”,他名下“一门四院士”,他带领中国稀土工业昂然跨进世界前列,创造了举世瞩目的中国传奇,他就是我国著名化学家和教育家、国家最高科学技术奖获得者、中国科学院院士徐光宪。

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1920年,徐光宪出生在浙江绍兴。

从小,父亲教他计算“鸡兔同笼”,

母亲告诫他“家有良田千顷,不如一技在身”,

在这样的家庭熏陶之下,

小学时的徐光宪就以勤奋刻苦著称乡里。


16岁时,为了早日工作养家,

徐光宪考入杭州高级工业职业学校,

后因战乱转学至宁波高工,

在乡下一所破庙里继续学业。

靠着白天听课、

晚上借路灯苦读的劲头,

他啃完了几厚本大学英文教材。


高工毕业后,徐光宪到上海做家庭教师,

利用闲暇时间去附近大学“蹭课”。

1941年,徐光宪考入上海交通大学化学系,

还获得了中正奖学金。


徐光宪在上海交大时做的习题


大量做习题是徐光宪在学习过程中养成的一个好习惯。在高工时期,他就做过霍尔和奈特编写的代数习题,上大学后他又系统地做了诺伊斯(Arthur A. Noyes)和修列尔(Sherril)编著的《化学原理》(A Course ofStudy in Chemical Principles)一书中的全部498道习题。



大学二年级时,

有一门叫“高等定性分析试验”的课程,

老师给一个未知元素样品,

让学生来做半微量定性分析,

学生要给出样品中含有哪几种元素,

并估计每种元素的含量等级。

一次徐光宪提交实验报告,

袁积成老师拿出笔记本对照后,

就说了一个字。

徐光宪做实验一向认真,很少出错,

拿到这个Repeat,

只好再重复一次实验。


重做实验需要见缝插针地找时间,

这一次徐光宪更加仔细,

结果出来还是之前的五种元素,

他不敢就这样交上去,

只好再重复一遍,

结果还是一样。

经过仔细检查,

徐光宪发现有一个元素的量级应该是large,

可是他之前写成medium,

含量等级估计有错,

这个教训让徐光宪印象深刻。

他谨记做实验要非常仔细,

不能有丝毫差错。


大学期间,徐光宪与交大南洋化工社部分成员合影


1946年,徐光宪获得了公派自费留学美国的资格,

考入圣路易斯华盛顿大学化工系研究院,

一学期后转至哥伦比亚大学,

主修量子化学,

并获得“校聘助教”奖学金。

不到三年时间,徐光宪不但取得了硕士、博士学位,

而且当选为美国PhiLamdaUpsilon荣誉化学会会员和SigmaXi荣誉科学会会员。

导师竭力挽留他在哥大任讲师,

然而消息传来:

美国即将通过法案,

禁止中国留学生回国。


徐光宪苦恼了。

他想到了家乡父老,

想到了新中国成立时他在异国的欣喜,

想到了自己立下的宏愿:

学成归国,有所奉献。

但同在美国留学的妻子高小霞,

还有一年就可以拿到博士学位了,

放弃,是不是可惜?


真正的伴侣,心是相通的。

高小霞果断背上了行囊。

他们坚信,

科学没有国界,

但科学家有自己的祖国。


1949年5月,徐光宪、高小霞夫妇在哥伦比亚大学Alma Mater铜像前。


1951年4月15日,

徐光宪夫妇以华侨探亲的名义获得签证,

登上了“戈登将军号”邮轮。

这是后来“禁止中国留美学生归国”法案正式生效前,

开往中国的倒数第三艘邮轮。


回到祖国,夫妇双双到北大任教。

当时的科研条件虽然艰苦,

徐光宪却工作得充满激情。

他为学生们开设了物理化学课,

培养了第一批放射化学人才;

新北大成立后,

徐光宪主讲新开的物质结构课。


当时,教育部指定徐光宪和唐敖庆、吴征铠、卢嘉锡

编写物质结构课的教材,

四个好友暑假“隐居”青岛,

从山东大学图书馆借来了一大堆书,

夜以继日,每人每天写一万余字。

结果最后一碰头,

才写完原计划的一半,

但总字数已超过了100万!

教育部说,

你们人多智慧多,

教材装不下,这本只能作为参考书了。


后来,由于徐光宪讲物质结构已经有5年,

就把讲义整理修订,作为教材出版。

这本讲义,就是至今在学界仍享有盛誉的《物质结构》。

它于1988年获“全国优秀教材特等奖”,

在全国沿用了近四分之一个世纪,

影响十分深远。


徐光宪与“糖葫芦”在院士大会上

左起:唐敖庆、吴征铠、卢嘉锡、徐光宪


那时,同行们都管唐敖庆、吴征铠、卢嘉锡他们三个叫“糖葫芦”(谐音),徐光宪常说,我最好的朋友就是这串“糖葫芦”。


1955年1月,中央决定要研制原子弹,

要求北大、清华等许多高校建立原子能系,

动员邻近领域的学者转行研究原子能。

时任核工业部副部长的钱三强到北大来查阅档案,

建议徐光宪担任北大原子能系副主任。


1964年,徐光宪参加二机部在青岛召开的绝密会议,

提出摈弃由苏联专家提供的落后的沉淀法,

以我国自行研究的萃取法筹建核燃料处理厂,

制造原子弹原料——钚。

徐光宪等人的这一提议,

在决策上起了作用,

使我国在苏联专家撤走后,

在没有图纸的情况下,

用较低的成本快速改建了还没有完成的厂房,

使我国的核工业在国家最困难的时候走上了快速发展的轨道。


徐光宪事业的巅峰,

是跟稀土工业联系在一起的。

1972年,北大化学系接受了一项军工任务——

分离镨钕,纯度要求很高。

52岁的徐光宪“半路出家”,

成了这一研究的领军人物。

这已经是他自1951年回国后,

第三次因为国家需要而改变自己的研究方向。

量子化学出身的他,

回国后转向配位化学,

再到放射化学,

直到最后的稀土化学。


稀土研究中心成立时,师生们在北京大学西门合影


稀土元素,又称稀土金属,

有工业“维生素”之称,

被美、日等国列为21世纪的“战略元素”。

镨、钕和另外13种元素的化学性质几乎一致,

犹如15个孪生兄弟,

想提纯任何一种元素都很困难,

分离镨和钕更是难上加难。


“中国作为世界最大的稀土所有国,

却长期只能出口稀土精矿和混合稀土等初级产品,

我们心里不舒服。

所以,再难也要上。”

徐光宪和他的团队查阅了大量资料,

最终决定放弃国际通用的离子交换法,

采用萃取法完成分离。


这是一项“前无古人”的尝试。

虽然从理论上讲,

萃取技术并不复杂。

然而要达到极高的纯度要求,

必须要经过上百次的萃取分离,

并且将每次分离的成果串联起来,

最终才能达到99%以上的纯度。

这个极为烦琐的工艺过程,

叫做串级萃取。


徐光宪面前最大的挑战,

正是如何把串级萃取理论,

真正应用于大规模工业生产。


上世纪80年代,徐光宪与学生们在一起讨论工作


在稀土萃取工艺的实验阶段,

研究人员必须使用繁复而漫长的“摇漏斗”方法,

模拟串级实验以获取准确的设定参数。

白天“摇漏斗”,

晚上琢磨串级理论。

功夫不负有心人,

串级萃取中的规律终于在徐光宪面前清晰呈现。


在此基础上,

他和团队推导出100多个公式,

创建“稀土萃取分离工艺一步放大”技术,

使原本繁难的稀土生产工艺“傻瓜化”,

免除费时费力的“摇漏斗”步骤,

可以直接应用到实际生产中。

同行大为吃惊,

不相信徐光宪能用这么简单的办法,

完成这项曾被视为世界级难题的工作!


1978年,徐光宪开办“全国串级萃取讲习班”,

把他的科研成果在国营工厂里无偿推广。

曾被国外企业当做最高机密的稀土分离技术,

成了一项连中国的乡镇企业都能掌握的工艺。

中国实现了由稀土资源大国向

稀土生产大国、出口大国的飞跃。

由此,徐光宪被称为“稀土界的袁隆平”。


2000年,徐光宪在北大稀土实验室(左一为严纯华院士)


令徐光宪始料未及,

创造“中国奇迹”的稀土串级萃取技术,

却在推动中国稀土产业发展的同时,

间接引发了巨大的危机和风险。

“1995年至2005年的10年间,

我们以很低的价格出口高纯度优质稀土,

损失至少55亿美元,

使日本和韩国等国在低价的时候储备了够使用20年的稀土。”

徐光宪曾作出这样的估算。


面对严峻的形势,

徐光宪深感痛心。

2005年至2006年,

他联合师昌绪等14位院士两次上书温家宝,

呼吁保护我国内蒙古白云鄂博地区宝贵的稀土和钍资源,

避免包头市和黄河受放射性污染。

很快,温家宝作出批复,

提出要从2007年开始限制稀土产量。


2009年,徐光宪又在香山科学会议上再次提出,

要用10亿美元外汇储备,

建立稀土和钍的战略储备,

控制生产和冶炼总量,

并建议重点支持几家企业主导产业发展……


徐光宪荣获2008年度国家最高科学技术奖


2008年,徐光宪获得国家最高科学技术奖。

他心之所系仍是稀土:

“得奖是集体的工作成果,

我只是这个集体的代表。

我已经跟大家说好了,

包括那50万元个人所得在内,

全部都拿出来。

经费要以稀土研究为主……”


生活中的徐光宪,

是个众口交赞的好人。


他重感情。

高小霞因骨折而坐上轮椅后,

在夕照下的未名湖边,

总都能看到徐光宪推着她悠然漫步的身影。

“我一生中最满意的,

是和高小霞相濡以沫度过的52年;

我最遗憾的,是没有照顾好小霞的健康,

使她先我而去。”



他爱学生。

燕园执教逾六十载,

为满园桃李的成长倾注了全部热情。

“我有幸指导到了一批优秀的学生,

与他们一起完成了一个又一个科研难题,

他们今天的成就都早已超过了我。

他们对我的超越,

让我看到了国家的进步与发展”。



2000年11月,徐光宪和高小霞从教55周年,季羡林先生题词“桃李满天下,师德传四方”表示祝贺。



2015年4月28日,

徐光宪因病逝世,

享年95岁。


编后:包括现任兰州大学校长、严纯华院士,以及量子化学领域的黎乐民院士、稀土配位化学和光电功能材料方面的黄春辉院士、分子磁体方面的高松院士,都是出自有老先生徐光宪院士门下,“一门四院士”已是业内佳话!


本文根据中国科学家博物馆网站资料改编


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