
分子反应动力学国家重点实验室

研究所园区一角

花园式的科研园区

宽敞明亮的科研楼
■李芙萼
一晃就是30年!一部生动的分子反应动力学发展史在脑海中一幕幕掠过,令人百感交集,思潮起伏……
当共和国的第一个“微观反应动力学实验室”出现时,预示着我国的分子反应动力学事业从无到有的伟大变化。忆往昔,峥嵘岁月稠!那是令人难忘的30年变迁——从小到大,由弱变强,从默默无闻到步入国际先进行列。
30年来,实验室是与许多“第一次”联系在一起的……
第一次与“微观世界”沾边
1973年,楼南泉先生通过查阅文献,以一个科学家的敏锐思维觉察到分子反应动力学广阔的发展前景。在国际上该学科是上世纪60年代起步的,而由于其耗资大、风险大、难度大,故这一前沿领域在我国还无人问津。是改革开放的春风吹醒了这片“沉睡的土地”,1977年,在全国科学发展规划会议上,楼先生率先倡导在国内开展微观反应动力学研究,得到了中科院的支持,引起了大连化物所的重视……1978年春,“微观反应动力学实验室”(即11室)在中科院大连化学物理研究所诞生了。
诸多院士楼南泉,朱起鹤,张存浩,何国钟,沙国河成为实验室的重要奠基人和主要推动者。
当时大家开玩笑地用“十几个人,七八条枪”来形容刚组建的11室。确实,无论人员、设备、规模,还是技术水平、知识积累……当年的实验室还处于“小学”阶段。
中国的创业者们能否敲开分子反应动力学这一新兴领域的大门?
第一次迈出国门
11室人不甘心长期当“小学生”,为迅速提高水平,他们边学习边创业,边查阅文献、边开展研究……很快,第一台设备出炉了,这是曾宪康巧妙地利用一台旧电焊机改装而成的“分子束I型”。虽然是简单的低真空度作品,但获得了中科院科技成果三等奖,更重要的是11室人有了用武之地。不久就在实验中取得了好结果,室主任楼南泉和副主任曾宪康不失时机地参加了1979年在意大利召开的国际会议。中国人的身影第一次出现在国际分子束大会上,中国人第一次在国际舞台上宣读分子反应动力学的研究结果。尽管是非常初步的工作,却得到国际同行的好评。就是在这次会议上,楼先生被选为常设性的国际分子束会议顾问委员会成员。
第一次涉足微观世界,便迎来一场胜利,11室人大受鼓舞,他们能走得更远吗?
第一次获
国家自然科学二等奖
11室的决策者们意识到,当务之急是实验装置问题,于是一场攻克“二型交叉分子束”的大战拉开了帷幕。所领导大力支持,所仪器厂技术骨干、工人师傅与11室组成三结合攻关组,成功研制了中国第一台交叉分子束实验装置,获1982年中科院重大成果一等奖。
从此,分子反应动力学研究进入了一个新阶段,采用交叉分子束与激光技术相结合,在单次碰撞条件下开展实验研究,得到了一批新成果。由楼南泉、何国钟等人领导完成的“分子束反应动态学”获1987年国家自然科学奖二等奖。
这是11室、也是大连化学物理研究所有史以来首次获得该级别的最高奖项。
此时实验室的人员、设备、知识技能、选题等已远远超出当年的“小学生”水平,达到“中等”水平。
实验室已初具规模,1987年,国家计委发出正式批文并资助800万元人民币、120万美元建设分子反应动力学国家重点实验室,筹建领导小组组长为楼南泉先生。
11室能否更上一层楼呢?
第一次“独门独户”
1992年3月,一座当年令人羡慕的三层小楼拔地而起,这就是分子反应动力学国家重点实验室的新址,就在这栋新楼内实验室正式通过了国家验收。从原先那零散的几间办公室、几个实验室,一下子进驻两千多平方米的小独楼,由“无处施展身手”到“英雄大有用武之地”,由“微观反应动力学实验室”到“分子反应动力学国家重点实验室”,进入了科研国家队的行列,这着实让11室人极大地兴奋了一把!
新进展接二连三:成功研制4台大型设备,获1994年中科院科技进步奖一等奖;以韩克利为主的理论研究开始兴起并逐步增强,发展了一种可用于研究含有多个势能面的非绝热含时波包方法,在国际上引起广泛关注;韩克利领衔的“分子束和激光束反应动态学研究”、“分子反应动力学的几个前沿问题的研究:理论与实验”分获1999年中科院自然科学一等奖及2005年省自然科学一等奖;署名为张存浩、沙国河的化物所第一篇Science论文于1993年发表;沙国河院士等首次实验发现了“分子碰撞中的量子干涉效应”,被国际著名的Gordon会议确定为中心议题,张存浩院士到会并作特邀报告;该成果同时被选为2000年中国十大科技进展新闻;他们的“双共振电离法研究激发态分子光谱和态分辨碰撞传能”获1997年中科院自然科学一等奖及1999年国家自然科学二等奖。
此时的11室已步入“大学阶段”,他们的战绩能延续下去吗?
第一次
连续破解世界级难题
2001年夏,一名杰出的海外人才从海峡彼岸走来了,回到了他曾经获得硕士学位的这片科研热土,应聘为大连化物所研究员、分子反应动力学国家重点实验室主任,他就是11室引以为豪的年轻科学家杨学明博士。
从踏上大连的第一刻起,杨学明就得到了中科院、化物所全方位多渠道的支持——在11室一层西实验厅上方,一个500平方米的新“加层”奋战三个月竣工了,为杨学明提供了一个初试锋芒的用武之地;由杨学明主持研发的我国第一台“氢原子里德堡态飞渡时间谱仪”诞生了,实验室拥有了国际上该领域最先进的实验手段;化物所为杨学明配备了得力的助手和充满朝气的研究生,一个团结和谐、勤勉高效、为开创世界一流工作而不断进取的团队逐渐形成了;这一切为挑战世界级难题打下坚实的基础。
随后,一位优秀的理论化学家张东辉博士也从新加坡加盟该研究组,形成了实验与理论两者间的强强联合。
2002年,杨学明团队与台湾原分所合作研究的新进展在Nature上发表,2003年双方合作成果刊登在Science上。人们在高兴之余产生了一个问号:在中国本土,能否也做出同样高水平的成果?
杨学明小组用事实给出了响亮的回答:能!
2006年,采用上述自行研制的新仪器,杨学明研究组首次在实验中观测到了F+H2反应共振现象,并被张东辉等人提出的理论模型所证实,解决了国际上30多年来化学研究中一个悬而未决的难题,这一成果发表在当年Science上,并入选“2006年中国十大科技进展新闻”。
2007年,应用同一先进装置,杨学明小组在F+D2反应中发现,在低碰撞能下激发态氟的反应性居然比基态氟高出很多,说明波恩-奥本海默图像在F+D2反应中完全失效,精确的理论计算有力地支持这一重要的实验结果,这项具有重大学术意义的突破解决了长期以来该领域国际公认的科学难题,研究结果发表在当年Science上,并入选“2007年中国十大科技进展新闻”。
这些是可载入分子反应动力学史册、可告慰先辈的重大成就!正是杨学明团队的雄心壮志、执著探索让世人明白了什么是当今过渡态研究的最高水平,此时“攀登科学高峰”已不再虚无缥缈,国际权威刊物Science、Nature不再是可望而不可及……
由于连续破解世界性难题,杨学明成为2007年中科院杰出科技成就奖唯一的个人奖得者;他的课题组获2007年辽宁省自然科学一等奖。
结语
30年的风雨历程,30年的不息奋斗!从“小学生”到“研究生”,从一般实验室到国家重点实验室,从“星星之火”到“跻身于世界之林的燎原之势”,分子反应动力学走过了一条不寻常的道路,令人不禁发出感慨:“发展才是硬道理!”
而发展是需要氛围和土壤的,正是国家的改革开放、中国科学院的知识创新工程、大连化学物理所的科研沃土为发展提供了这一切,迎来了分子反应动力学的春天……
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