化学科学奖

  唐敖庆 化学家。1915年11月18 日生于江苏宜兴。1940 年西南联合大学毕业后留校任教。 1949 年获美国哥伦比亚大学博士学位。1950 年初回国,在北京大学化学系任教授。1952 年调入东北人民大学(现吉林大学)化学系任教授,1956 年任吉林大学副校长,1978 年任校长,1986 年初任国家自然科学基金委员会主任,吉林大学名誉校长,1992 年任国家自然科学基金委员会名誉主任。 1955年被选聘为中国科学院院士(学部委员)。1981 年任国务院学位委员会委员。曾任中国化学会第21届和23届理事长。

 

  唐敖庆主要从事量子化学及高分子物理化学方面的科研和教学工作,与其科研集体合作完成8本专著,发表近300 篇论文,先后获得4项国家自然科学奖,其中配位场理论和分子轨道图形理论分别获一等奖,高分子反应统计理论获二等奖,分子内旋转问题获三等奖,并多次获得部委级奖励。他是中国唯一 4 次获得国家级自然科学奖的科学家(其中有两次获得一等奖)。他教学严谨,形成独特风格,在国内培养了7 名院士(学部委员)。他对吉林大学化学系的开创和建设,对吉林大学的发展和建设起了重要的作用。

  唐敖庆回国40多年来,最突出的贡献是,以其在科学研究和培养人才方面的卓越成就,在中国建立了理论化学学派。
   
  ( 一 ) 量子化学方面的研究
 
  50 年代主要从事于分子内旋转的研究。从化学键的相互作用出发,找到了系列分子的内旋转势能函数之间的内在联系,提出分子内旋转势能函数的一般公式,成功地解决了分子内旋转势能函数的实验数据,为从分子结构改变物理性能提供了理论依据。美国著名量子化学家威尔逊对此工作给予很高评价,前苏联化学家伏肯斯坦把此项工作写入他的专著,唐敖庆被美国学者、诺贝尔奖金获得者霍夫曼誉为“分子内旋转”工作的先驱。1957 年 1 月唐敖庆获得中国首次自然科学奖----中国科学院颁发的自然科学奖金三等奖。
 
  60 年代,唐敖庆和他的科研集体从事配位场理论及其方法的研究,创造性地发展和完善了配位场理论及其研究方法,成功地定义了三维旋转群到分子点群间的耦合系数,建立了一套完整的从连续群到分子点群的不可约张量方法,进一步统一了配位场理论中的各种方案,并提出了新的方案。这一理论可以有效地用于分析稀土化合物的能谱数据,为稀土化合物的应用开发提供理论依据。此项研究成果被 1966 年北京国际暑期物理讨论会评为 10 项优秀成果之一。讨论会认为这项成果“丰富和发展了配位场理论,为发展化学工业催化剂和受激光发射等科学技术提供了新的理论依据”,在国际上被誉为中国学派的工作,并于 1982 年获国家自然科学奖一等奖。

  70 年代,分子轨道图形理论作为理论化学一个新的重要分支,已引起国际学术界的广泛注意。唐敖庆和他的研究集体 1975 年开始从事此领域的系统研究,提出和发展了一系列新的数学技巧和模型方法,提出了 3 条定理( 本征多项式的计算、分子轨道系数计算和对称性约化 ),使这一量子化学形式体系不论就计算结果还是对有关实验现象的解释,均可表达为分子图形的推理形式,概括性高、含义直观、简便易行,深化了对化学拓扑规律的认识,应用于具有重复单元的共轭体系,解释了同系线性规律,得到了国内外学者的好评和应用,“分子轨道图形理论方法及其应用”研究成果,获得 1987 年国家自然科学奖一等奖。
 
  在 70 年代中期,唐敖庆已经敏锐地注意到,原子簇化学在国际上已经成为一个非常活跃的研究领域。80年代,他从原子簇化合物的化学键性质和结构规则的关系出发,在对硼烷和多面体碳烷的化学键性质进行量子化学计算研究的基础上,按其骨架多面体顶点数和面数相对大小进行分类,从理论上建立了适用于多种原子簇化合物(包括带帽多面体和稠合型硼烷, 多面体碳烷、 碳硼烷和过渡金属杂硼烷,多层夹心化合物,过渡金属羰基化合物及钼铁硫原子簇化合物等)的统一拓扑结构规则,并提出了碳和硼原子簇几何共轭关系的新概念,用于解释 600 余个已知化合物的结构,得到了满意的结果,揭示了上述各类化合物之间在化学键和几何结构之间的关系。进入 90年代以来,唐敖庆不顾年事己高,仍孜孜不倦地工作在研究第一线,他通过理论研究,推测了一系列可能存在的或可能新合成的高对称性硼原子簇和碳原子簇的原子数和它们之间的关系,并开始有了突破性的进展,为国际学术界所瞩目。
 
  ( 二 ) 统计力学在高分子化学方面的应用
 
  1956 年,在国家十二年科学技术发展远景规划的鼓舞下,唐敖庆为解决国家建设急需的高分子材料合成和改性问题,毅然暂时搁下了自己熟悉的课题,转入从事高分子反应与结构关系的研究,和他的高分子物理化学研究集体对高分子的主要反应诸如缩聚、交联与固化、加聚、共聚及裂解等反应逐一进行深入研究。他们把凝胶化理论发展成为溶胶凝胶分配理论,引入易测定的溶胶反应程度,使研究范围从凝胶点以前扩展到全过程;利用临界反应程度与最大反应程度的概念,使理论预测范围从凝胶点扩展到凝胶区间和凝胶面,形成了较完整的高分子固化理论,在国内涂料与固体推进剂工业中得到广泛应用。在加聚反应领域内提出了一种用概率解动力学方程的新方法,在 Ricatt 方程求解上作出了贡献,归纳为图形分析的方法,发展成为机理与分子量分布关系的统一理论,并由此推导出共聚物链段分布与分子量分布函数。高分子反应5个方面的工作形成具有明显特色的体系,高分子反应统计理论的建立与发展,为高分子结构与反应参数间建立定量关系、为设计预定结构的产物确定反应条件与生产工艺、配方提供了理论依据。他和他的研究集体30年来,在高分子反应统计理论领域辛勤耕耘,其主要研究成果 “缩聚、加聚与交联反应统计理论”获 1989 年国家自然科学奖二等奖。
 
  1986 年以来,唐敖庆和他的科研集体,从现代标度概念出发,进行了高分子固化理论和标度研究,取得 5 个方面的重要成果:(1) 固化过程中的溶胶-凝胶的分配和凝胶化条件;(2) 各种类型高分子固化的数量分布函数;(3) 用微商法求高分子的 K 次矩和 K 次回转半径;(4) 用标度概念揭示高分子固化本质是溶胶-凝胶的相转变,并得到了描写这种相转变的广义标度律;(5) 建立了含内环化反应的高分子固化理论。现正深入研究有重要应用背景的高分子固化问题。
 
 
  1952 年全国高等学校院系调整时,唐敖庆响应国家的号召,放弃了北京优越的工作和生活条件,到长春支援东北高等教育事业,与物理化学家蔡镏生教授、无机化学家关实之教授、有机化学家陶慰孙教授一起通力合作,率领来自燕京大学、北京大学、清华大学、交通大学、浙江大学、中山大学、金陵大学和东北师范大学等校的 7 名中年教师和 11 名应届毕业生,创建吉林大学化学系。经过40多年的艰苦工作,从无到有,逐渐壮大,使吉林大学化学学科跻身于国内先进行列,并在国际上具有一定影响。
   
  唐敖庆教授在担任教育领导工作中,对吉林大学的建设和发展做出了卓越的贡献。1956 年他作为副校长,协助著名教育家匡亚明校长使学校事业有了迅速的发展,吉林大学于 1959 年进入了国家重点综合性大学的行列。1978 年,他出任吉林大学校长,主持和领导学校的全面工作,自觉地贯彻邓小平提出的重点高等学校要办成“既是教育中心,又是科研中心”的指示,使学校各项事业又取得了新的发展,在教学质量和科学水平的提高上又有新的突破。
 
  唐敖庆尤其重视培养理论化学方面的专门人才,从校内到校外,从中级到高级,呕心沥血,数十年如一日。
 
  吉林大学化学系创建初期,在基础教学工作逐步纳入正常轨道的同时,唐敖庆率先于 1953 年开始招收了5 名研究生,成为全国第一批招收研究生工作的为数不多的科学家之一, 从 1953 年到 1966 年,他先后指导过物质结构、高分子物理专业方面的研究生 20 多人;1978 年恢复研究生制度以来,他共招收 15 名博士生和 31 名硕士生。
 
  为了普及和提高国内理论化学的学术水平,唐敖庆在全国多次举办基础性的讲习班、进修班以及不同层次的学术讨论班,于 1988 、 1989 、 1994 年的暑期,先后举办了长春地区、全国的高分子标度理论讲习班和全国分子光谱讨论班。
 
  唐敖庆始终把培养高层次学校带头人看作是国家交给自己最重要的任务。纵观唐敖庆 40 多年来的培养人才工作,最卓有成效的当推以学术前沿重大课题为研究方向的高分子物理化学学术讨论班 (1958-1960)和物质结构学术讨论班 (1963-1965),实行教学与科研相结合,讨论班结束了,人才成长了,科学研究也获得了高水平的系统成果。学术讨论班的科研主攻方向“缩聚、加聚与交联反应统计理论”和“配位场理论方法”分别于 1989 年、 1992 年获得国家自然科学奖二等奖和一等奖。在 1991 年、 1993 年中国科学院新增选的院士中,有 5 名是唐敖庆的学生,均出自上述两个学术讨论班 ( 前者 1 名 , 后者 4 名 ),他们是吉林大学的孙家钟、江元生、沈家骢,厦门大学的张乾二和山东大学的邓从豪,另有数名新当选的院士,如吉林大学的徐如人、南京大学的游效曾和北京大学的黎乐民,在各自成长的过程中,均曾经不断得到唐敖庆较多的教益。现在,年近八旬的唐敖庆教授仍然在带研究生,仍然在讲台上讲课,其敬业精神令人钦佩。唐敖庆的教学和科研实践,为中国某些基础学科、应用基础学科高层次学科带头人的培养工作,提供了基本上可以立足国内的重要经验。
 
 
  唐敖庆对所担任的有利于科学技术发展的兼职工作,总是不吝惜自己的宝贵时间,倾注自己的精力努力工作。其中最为突出的是,他为创建具有我国特色的科学基金制度做出了重要贡献。
   
  1986 年初,作为国家科技体制改革的重要决策之一,国务院决定成立国家自然科学基金委员会,唐敖庆被任命为基金委第一任主任。在较短的时间内,他悉心组建领导班子,配备得力干部;根据中央方针、政策, 多方面进行调查研究,征求国内专家和外籍华裔知名学者的意见,制定了一系列规章制度;他提出了“依靠专家,发扬民主,择优支持,公正合理”的评审原则,成功地指导了国家自然科学基金项目评审工作的顺利进行,得到科技界的广泛支持。在他主持下,国家自然科学基金委员会发挥科学家的集体智慧,使国家科学基金的资助工作形成了既有自由申请又有主动组织,既有全面安排又有纵深部署,从而对有效地支持我国基础研究和应用基础研究,发挥着十分重要的作用。在唐敖庆主持工作的 5 年期间,基金委支持的项目涉及数理、化学、生命科学、地球科学、材料与工程学、信息科学等基础性学科领域,覆盖了近 50 个一级学科,支持了8万名科技工作者,其中约有 2 万多名研究生参加科学基金项目,推动了基础科学的进步,培养了数以万计的青年科学家。
 
唐敖庆教授的主要学术论文、著作目录
  1. A general method for the construction of bond functions. J. Chinese Chem. Soc.,1950,17:23.(with Lu Hsikun)
  2. 分子内旋转问题.中国科学,1954,3.
  3. 化学键函数问题 (I) ----杂化轨道理论.东北人民大学自然科学学报,1956,2.( 合作者 : 戴树珊 )
  4. 分子内旋转的阻碍势函数 .物理学报 ,1962,18:3.( 合作者 : 陈世元 )
  5. On the problem of the Sol-Gel distribution of the cross-linked long-chain polymere.Scientia Sinica,1963,12:7.(with Kiang Yuansun)
  6. Studies on the ligand field theory(I) ---An improved weak field schem.Scientia Sinica,1966,15:4.(with Sun Chiachung,Kiang Yuansun,Deng Zunghau,Liu Jozhuang,Chang Chianer,Yan Guosun ,Goo Zien,Tai Shushan)
  7. 分子轨道图形理论 .中国科学 ,1976,1.( 合作者 : 江元生 )
  8. 本征值问题的图形理论 .科学通报 ,1977,2:4.( 合作者 : 江元生 )
  9. 配位场理论方法 .科学出版社 ,1979( 中文 ),1979( 英文 ).( 合作者 : 孙家钟、江元生、邓从豪、刘若庄、张乾二、鄢国森、古正、戴树珊 )
  10. 分子轨道图形理论 .科学出版社 ,1980( 中文 ),1986( 英文 ).( 合作者 : 江元生、鄢国森、戴树珊 )
  11. 关于分子轨道对称守恒原理 .科学通报 ,1979,16:6.( 合作者 : 江元生 )
  12. Lie Algebra and molecular shell model (I).International Journal of Quantum Chemistry :Quantum Chemistry Symposium ,1980,17:2.(with Sun Chiachung,Li Beifoo)
  13. Conservation of intrinsic dual and single symmetries of molecular orbitals.International Journal of Quantum Chemistry ,1980,18:10.(with Sun Chiachug)
  14. Application of Lie Algebra to ligand field theory. International Journal of Quantum Chemistry ,1980,18:2.(with Sun Chiachug and Li Beifoo)
  15. V-coupling coefficients from SO (3)to the octahedral group. International Journal of Quantum Chemistry ,1980,18:2.(with Chao Chingyu and Sun Chiachung)
  16. Curing theory and scaling study : crosslinking reaction of Aa type.J.Macromol.Sci.-chem.,1988, A25:1.(with Li Zesheng, Sun Chiachung, Tang Xinyi)
  17. 量子化学 .科学出版社 ,1982.( 合作者 : 杨忠志、李前树 )
  18. 高分子反应统计理论 .科学出版社 ,1985.( 合作者 : 沈家骢、汤心颐、陈欣方、颜德岳 )
  19. A structural rule of polyhedral boranes and heteroboranes. International Journal of Quantum Chemistry ,1986,29:2.(with Li Qianshu)
  20. 配位场理论方法补编----三维旋转群----点群偶合系数 .科学出版社 ,1988( 中文 ),1989( 英文 ).( 合作者 : 孙家钟、李学奎、赵景愚 )
  21. Curing theory and scaling study ---- polycondensation reaction of Aa1 ...Aas-Bb1 ...Bbt type. Macromol., 1988,21:2.(with Li Zesheng,Sun Chiachung ,Tang Xinyi)
  22. 过渡金属夹心化合物的电子结构规则 .中国科学 B 辑 ,1989,1.( 合作者 : 李前树 )
  23. 分子反应动力学 .吉林大学出版社 ,1989.( 合作者 : 李前树 )
  24. 原子簇化合物的结构规则与化学键性质 .中国科学 B 辑 ,1991,7.( 合作者 : 李前树 )
  25. On the polycondensation reaction of Aa-Bb Cc type.Polymer Bulletin ,1991,25:1.(with Li Zesheng ,Sun ChiaChung ,Tang Xinyi)
  26. 硼原子簇和碳原子簇 .中国科学 B 辑 ,1992,1.( 合作者 : 李前树 )
  27. On the intramolecular cyclization of Aa type crosslinking reaction.Macromol.Reports,1992,A29,suppl.3.(with Li Zesheng and Sun Chiachung)
  28. Symmetrical clusters of carbon and boron.Chem.Phys.Letters ,1993,201:3.(with Li Qianshu,Liu Chunwan,Li Jun)
  29. Eigenvalue and eigenfuctions of Hückel hamiltonian for carcon species with Dp and Dph symmetry.Chem.Phys.Letters ,1993,212:3,4.(with Li Qianshu)