化学科学奖

  张存浩    化学家。1928年2月23日生于天津, 原籍山东无棣。1947年毕业于中央大学化工系, 获学士学位。1950年获美国密西根大学化工系硕士学位。1998年获香港中文大学荣誉理学博士学位。1951年起历任中国科学院大连化学物理研究所助研、副研究员,1962 年任研究员,1979-- 1990年任副所长、所长。1980年当选为中国科学院院士(学部委员), 1991-1999年任国家自然科学基金委员会主任。1991 年起任中国科协副主席。1994-1998 年任中国科学院化学部主任。1994年起任国务院学位委员会委员。

  张存浩 长期从事物理化学领域的研究工作,在双共振多光子电离光谱和量子态分辨的分子传能、短波长化学激光、固体推进剂燃速理论与合成石油的催化剂和流程的研究等方面作出了创新性的工作。

  一、双共振多光子电离光谱和量子态分辨的分子传能研究

  在基础研究方面,1983 年以来张存浩和沙国河把双共振多光子电离谱方法发展为极为锐利的分子光谱工具,进行了 (a) 小分子和自由基的电子-振动-转动光谱和(b) 高激发态物种的转动态分辨传能两方面的研究。依靠自己设计的新型双共振电离光谱-离子凹陷光谱,成功地得到极短寿命(10-13 秒)激发态-氨的第一电子激发态的转动分辨光谱,进而首次在转动层次上研究了简并的氨第二电子激发态的扬-特勒分裂。 其中发现扬-特勒分裂所诱导的一种新的费米共振,称为非绝热费米共振,具有新的选择定则。

  张存浩和沙国河的研究涉及(a)Λ 双重性变化或守恒的转动传能,(b) 三重态的三组分间的转动传能,(c) 单态-三重态间的系际窜跃,(d) 两个电子态间的电子振转传能以及(e)在碰撞传能中角动量取向的变化等,比较精确地得到了各个量子态传能过程的绝对截面,并归纳出若干倾向性定则,其中多数定则与经典图形的定性解释相符合,并可用半经验的量子散射理论加以关联。

  上述碰撞传能研究中最重要的成果在于:第一次在碰撞传能这个无辐射跃迁过程中,成功地观测和确认了量子干涉现象。此干涉发生在两个强微扰混合的电子态转动能级间的双通道转动传能过程中。所推导的理论公式能解释干涉的增强或削弱,并能说明由干涉引起的实验传能截面的各种异常规律。理论公式中引入了干涉相位角的概念,它与分子间碰撞作用势有关,应随碰撞伙伴的极化度和折合质量的增加而增大,预测的这一趋势完全与实验符合。所发现的这一干涉现象虽然和电子衍射同为物质波的干涉,但电子衍射是属于动量空间的行波,而此一传能过程中的衍射则是发生于角动量空间的驻波。这对探索化学反应的相干控制有重要意义。

  此项成果获中国科学院自然科学奖一等奖 (1997) 和二等奖 (1986),国家自然科学奖二等奖 (1999, 排名第三 ) 。

  二、短波长化学激光的研究

  张存浩在70年代领导,何国钟、沙国河、杨柏龄等参加,率先开展了超音速燃烧型氟化氢 / 氟化氘化学激光器的研制,从零开始,在3年内连续波功率达到3OKW,1979年获国防科委科技成果奖二等奖。80年代初,波长更短的氧碘化学激光器在国际上刚露头,张存浩就与杨柏龄、庄琦、桑风亭等不失时机的开展研究,此项工作在90年代达到国际先进水平,获1993年国家自然科学奖三等奖(排名第一)和1997年国家科技进步奖二等奖( 排名第二),以及1991年中国科学院自然科学奖一等奖(排名第一)和1996 年中国科学院科技进步奖特等奖(排名第一)。

  三、固体推进剂燃速理论研究

  60年代正值复合固体火箭推进剂大发展的年代,大型固体火箭的研制迫切需要一种能够反映实际燃烧情况的推进剂线性燃速理论。张存浩与何国钟发展了固体复合推进剂的表面多层微火焰燃速理论, 能够准确表达燃烧压力、初温及推进剂物性对线性燃速的影响,并第一次揭示了侵蚀燃烧现象中临界流速存在的根源,囊括了当时世界各派燃速理论,在六、七十年代是最精确的复合推进剂燃速理论。此成果获1982年国家自然科学奖三等奖。

  四、合成石油催化剂和流程研究

  50年代是全世界合成石油研究兴旺发达的时期。张存浩与楼南泉、王善云、卢佩章等在张大煜所长领导下,共同研制了用于一氧化碳加氢的氮化熔铁催化剂,并开发了相应的流化床流程。催化剂活性高,可在260 ℃左右的低温下工作,并抗积碳,产品以轻质油及含氧化合物为主,极少生腊,使催化剂寿命显著延长。针对当时国际上认为床层返混会大大降低反应转化率的观点,经分析认为在使用回流的条件下,返混对转化率的降低将非常有限,得到工业实验的验证。每立方米CO+H2生成乙烯及三碳以上产率超过200g,优于当时世界各国水平。此项成果获首届国家自然科学奖( 中国科学院科学奖金 )三等奖(1956,排名第二 ) 。