他開創了全新應用量子化學研究方向

——追憶我國計算化學奠基人劉若莊院士

留聲機

10月8日，我國計算化學奠基人、著名物理化學家、中國科學院院士、北京師范大學化學學院教授劉若莊因病醫治無效，在北京逝世，享年95歲。

劉若莊開創了中國電子結構計算，并持續推動中國計算量子化學的發展。他還是國際上最早進行電子結構計算的學者之一，在國際上享有很高的聲望。

他長期從事分子間相互作用、化學鍵和化學反應理論的研究，先后在氫鍵、配位場理論方法、有機導體和半導體理論計算、激發態勢能面和光化學反應機理探索等方面取得了豐碩成果。

為我國量子化學發展開創新方向

1947年，劉若莊從北京輔仁大學化學系畢業，并考入北京大學理科研究所化學部攻讀研究生學位，師從號稱北大“三大民主教授”之一的袁翰青教授。1950年尚未畢業的劉若莊留校工作，成為了物理化學家唐敖慶教授的助教，從此開始了教學和科研之路。

劉若莊在跟隨唐敖慶進行科學研究時，逐漸將注意力放在化學反應的理論應用上，并形成將已有理論應用于實際例子以說明或解決問題的科研思路。這也為我國量子化學的發展開創了一個新的方向，即應用量子化學。

1951年，劉若莊被聘請到輔仁大學任教。因1952年全國高校院系調整，他隨輔仁大學化學系一同并入北京師范大學。

1955年，劉若莊重新拾起因繁重教學任務而被擱置的科學研究。受《化學鍵的本質》一書及唐敖慶教授文章的啟發，他開始研究水分子間氫鍵的鍵能課題。

氫鍵，是氫原子同時和兩個電負性較大的原子如氮、氧、硫結合形成的相互作用。這種相互作用廣泛存在于有機體系和生物體系，是深入理解化學反應和生命現象及過程的不可忽略的基本科學問題。

劉若莊將化學鍵作用能的近似計算公式和理論方法應用于計算氫鍵作用，從量子力學原理出發得到水分子模型，計算水分子中氫鍵的鍵能，從而說明了形成氫鍵的主要作用力。這種創造性地利用電子云的概念解釋氫鍵本質的方法遠優于當時國際上流行的點電荷模型。

隨后劉若莊又對氫鍵進行了其他方面研究。

上世紀60年代初期，他帶領學生研究紫外吸收光譜，通過對比其他形成氫鍵的體系的實驗現象，證實異丁基異腈、異丙基異腈與萘酚之間可以形成氫鍵，并且從量子化學角度，采用電子配對法，對異腈與羥基形成氫鍵的共價成鍵作用的大小以及離位能進行計算，從理論上說明異腈與羥基之間能夠形成氫鍵。

這項工作被列入1965年全國科學技術研究成果。劉若莊的理論與實驗相結合的科研思路不僅走通了，走得還分外順利。這在上世紀60年代前后，無疑是超前的。

打開我國理論化學對外聯系的窗口

1978年，劉若莊出任國家科委化學學科組成員，并創建了北京師范大學量子化學研究室，該研究室是中國運用量子化學手段研究實際化學體系的重要基地，也是中國理論化學對外聯系的重要窗口之一。

上世紀80年代是量子化學，包括計算化學的分水嶺，計算化學在90年代飛速發展，并大放異彩。劉若莊在當時相當困難的條件下，在國內最早提出將量子化學理論和計算方法應用于研究化學反應途徑和沿反應途徑的動態學問題，形成了達到國際水平的系統研究成果，為我國計算化學事業作出了突出的貢獻。

上世紀80年代，他帶領課題組通過高精度計算反應過渡態和反應途徑的內稟反應坐標(IRC)，對許多有意義的有機反應的機理進行研究，并提出了解釋和預測。同時，他們對導電高分子結構與性能進行研究，發展了定量微擾晶體軌道法，為設計新型高分子提供理論依據，達到國際先進水平。

1981年，他被國務院批準為第一屆博士研究生導師，同時也在量子化學研究室帶研究生，他的很多學生后來成為國內外量子化學領域的知名學者。

1984年和1989年，劉若莊兩次應邀在太平洋化學大會上作學術報告，報告的計算化學成果引起了國際上同行的極大關注，也使他們對十年動亂后中國科學的發展速度刮目相看。

1985年，劉若莊被選為國際理論有機化學家聯合會會員。他在化學反應勢能面的研究成效尤為顯著。他與合作者擴展了當時國際先進的梯度優化過渡態新方法，編制了可用于包括重原子體系贗勢梯度法程序提出了確定反應中間體過渡態的結構新方法：結合能量分解法，研究了烯烴加成的取化基效應及異構化效應，并提出了若干新概念及新見解。他也因此榮獲1989年國家自然科學獎三等獎。

“搞科研首先要有自己的研究方向，要有自己的想法。要老跟著原先導師做，就不會有自己的發展。其次，搞科研要不怕吃苦，做科學研究要有執著精神。一個人哪怕只做出一點點的成績，都需要艱苦奮斗，沒有什么巧的路可走。我覺得我是中等人才，不是什么特別聰明的人，但我很努力。”劉若莊生前曾說，“教了一輩子的書，能夠成為對學生在做人、做學問方面有所幫助的好老師，是我一生的追求。我希望我做到了這一點。”

陳思雅

【編輯:蘇亦瑜】

[責任編輯：楊凡、崔中連]

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