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[讨论帖] 【海川化工先驱】刘若庄—中国计算化学的奠基人

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发表于 2020-10-10 02:20:54 | 显示全部楼层 |阅读模式

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刘若庄是我国乃至国际学界享有很高声望的化学家,开创了我国的电子结构计算,被视为中国计算化学的奠基人,参与的科研项目曾获得国家自然科学一等奖,1999年当选为中国科学院院士。作为教授、博士生导师,他培养出了多位量子化学领域的知名学者,主持创建的“物质结构助教进修班”还走出了现已成为中科院院士的方维海。2019年,刘若庄被授予“庆祝中华人民共和国成立70周年”纪念章。

 

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 楼主| 发表于 2020-10-10 02:21:05 | 显示全部楼层
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Peterpaul彼得保罗

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 楼主| 发表于 2020-10-10 02:21:27 | 显示全部楼层
据北京师范大学讣告,中国科学院院士、该校化学学院教授刘若庄因病医治无效,于10月8日0时35分在京逝世,享年95岁。遗体告别仪式定于10月12日上午9时在北京八宝山殡仪馆竹厅举行,丧事从简。

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 楼主| 发表于 2020-10-10 02:21:44 | 显示全部楼层
1925年5月25日,刘若庄出生于北京的一个职员家庭,1943年考入辅仁大学化学系,依靠每年获得的奖学金完成学业。1947年大学毕业后,他进入北京大学攻读研究生,从有机化学过渡到物理化学,1950年毕业前夕已凭借优异的表现提前留校任教,1952年随院系调整进入北京师范大学化学系,4年后即晋升副教授。

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 楼主| 发表于 2020-10-10 02:22:01 | 显示全部楼层
上世纪50年代,新中国的理论化学堪称“白手起家”。著名化学家唐敖庆回国任教于北大化学系,开始讲授结构化学相关内容,刘若庄曾为其担任助教。1963年至1965年,唐敖庆在吉林大学举办了物质结构学术讨论班,刘若庄作为8名正式学员之一参加,并对配位场理论方法进行了深入研究,为该学科的发展做出了重要贡献,研究成果后荣获1982年国家自然科学一等奖。

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 楼主| 发表于 2020-10-10 02:22:17 | 显示全部楼层
改革开放后,刘若庄创造性地将量子化学理论和计算方法应用于研究化学反应途径和沿反应途径的动态学问题,达到国际领先水平。据中科院介绍,他的主要成果包括:对加成反应从理论上提出了取代基可以改变反应物间作用能本质并影响反应机理的新观点;对异构化反应预言了某些不稳定异构体的存在,后为实验证实;揭示了自由基反应中负活化能产生的根源等。

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 楼主| 发表于 2020-10-10 02:22:42 | 显示全部楼层
1978年,刘若庄创建了北京师范大学量子化学研究室,其后成为我国运用量子化学手段研究实际化学体系的重要基地,也是我国理论化学对外联系的重要窗口。1981年,他被国务院批准为首批博士研究生导师,同时也在量子化学研究室带研究生,亲授量子化学等主干课,常教常新。刘若庄曾撰文回忆:“我平时上课比较注重他们专业基础的掌握,我认为这是他们一生可以倚仗的能力。”这番苦心的确得到了回报,他的首批量子化学研究生之一于建国,后来成了北京师范大学理论化学创新团队的首席专家,仍然感慨当年打下的功底是自己的底气。其他学生中,也有许多成为国内外量子化学领域的知名学者。

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 楼主| 发表于 2020-10-10 02:22:59 | 显示全部楼层
为本校学生讲课之外,刘若庄还开办过多期短训班,比如从1984年起主持的物质结构助教进修班,旨在为进修教师和国内访问学者补习量子化学相关课程,为推动我国相关学科建设做出了积极、重要的贡献。中科院院士方维海就曾是进修班的一员,并记得自己“从头到尾”听了刘若庄的课,“当时的内容其实蛮难的,但是刘先生一讲,条理清楚,深入浅出,也就都听懂了。”

刘若庄病逝后,北京师范大学发讣告称,刘若庄一生严谨治学,勇于探索,爱生乐教,提携后学,淡泊名利,“他的学术品德和崇高精神值得我们永远学习。”

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 楼主| 发表于 2020-10-10 02:26:42 | 显示全部楼层
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 楼主| 发表于 2020-10-10 02:27:35 | 显示全部楼层
1947年(民国三十六年)秋,刘若庄于辅仁大学化学系毕业,以优异成绩考入北京大学化学系研究生。其间,他先师从袁翰青教授进行有机化学研究,以实验方法研究氢键体系,这是他日后与氢键乃至整个有机化学理论研究有不解之缘的渊源所在。后转入孙承谔教授名下开始物理化学研究。  

1949年,他在《中国化学会会志》上用英文发表了第一篇研究论文《修正特鲁顿规则》(ModifiedTroutonsRule)。

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 楼主| 发表于 2020-10-10 02:27:55 | 显示全部楼层
1950年3月,未进行毕业论文答辩的刘若庄因勤奋好学、成绩优秀提前留在北京大学任教。在指导有机化学和定量分析实验的同时,开始翻译英文版《定性分析理论基础》。  

1950年6月,刘若庄以《用机械求积法计算比热》顺利通过研究生论文答辩。其研究生论文发表于同年的《中国化学会会志》,在从事物理化学助教工作的同时,他在唐敖庆教授指导下,开始从事量子化学研究。

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 楼主| 发表于 2020-10-10 02:28:20 | 显示全部楼层
1951年9月,兼任辅仁大学化学系主任的邢其毅先生聘请刘若庄为辅仁大学化学系讲师,同时兼任北京大学化学系讲师。刘若庄在辅仁大学主讲的化学数学和在北京大学讲授的普通化学课程。  

1952年,院系调整使刘若庄成为北京师范大学的一员并一直工作至今。在北师大化学系(2005年9月更名为化学学院),他主讲物理化学、物质结构等多门课程。在讲课和科研之余,刘若庄还和同事合作翻译了俄文版《高压下的化学平衡和反应速度》、《化学热力学例题与习题》及德文版《化学计算》。

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 楼主| 发表于 2020-10-10 02:28:41 | 显示全部楼层
1956年,在“水分子间氢键键能”的研究中,刘若庄利用量子化学方法并考虑到电子云之间的多极矩作用研究氢键的静电相互作用,优于当时国际上流行的点电荷模型,发表的论文被《十年来中国的科学(化学卷)》引用。  

1956年9月,刘若庄因成绩突出晋升为副教授,同时开始讲授专门化课程如化学热力学、化学动力学等。

1963年,他开始招收研究生。   同年9月,刘若庄成为教育部委托唐敖庆教授主持下的吉林大学物质结构学术讨论班成员。在为期两年的研讨中,讨论班集体在唐敖庆教授指导下对配位场理论的发展作出了贡献。

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 楼主| 发表于 2020-10-10 02:29:09 | 显示全部楼层
1978年,他创建了北京师范大学量子化学研究室。该研究室是中国运用量子化学手段研究实际化学体系的重要基地,也是中国理论化学对外联系的重要窗口。  

1979年7月,刘若庄晋升为教授。  

1981年,成为国务院批准的首批博士生导师。  

1984年,加入中国共产党。  

1985年,墨西哥国立大学讲座客座教授。  

1999年,当选为中国科学院院士。

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 楼主| 发表于 2020-10-10 02:32:15 | 显示全部楼层
计算化学研究领域有哪些:

① 数值计算

数值计算即利用计算数学方法 ,对化学各专业的数学模型进行数值计算或方程求解,例如 ,量子化学和结构化学中的演绎计算、分析化学中的条件预测、化工过程中的各种应用计算等。

②化学模拟

化学模拟包括:数值模拟,如用曲线拟合法模拟实测工作曲线;过程模拟,根据某一复杂过程的测试数据,建立数学模型,预测反应效果;实验模拟,通过数学模型研究各种参数(如反应物浓度、温度、压力)对产量的影响,在屏幕上显示反应设备和反应现象的实体图形,或反应条件与反应结果的坐标图形。

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 楼主| 发表于 2020-10-10 02:33:46 | 显示全部楼层
③模式识别应用

最常用的方法是统计模式识别法,医学|教育|网搜集整理这是一种统计处理数据、按专业要求进行分类判别的方法,适于处理多因素的综合影响,例如,根据二元化合物的键参数(离子半径、元素电负性、原子的价径比等)对化合物进行分类,预报化合物的性质。模式识别广泛用于最优化设计,根据物性数据设计新的功能材料。

④数据库及检索

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 楼主| 发表于 2020-10-10 02:37:06 | 显示全部楼层
④数据库及检索

在化学数据库中,数据、常数、谱图、文摘、操作规程、有机合成路线、应用程序……都是数据。数据库能存贮大量信息,并可根据不同需要进行检索。根据谱图数据库进行谱图检索,已成为有机分析的重要手段,首先将大量的谱图(红外、核磁、质谱等)存入数据库,作为标准谱图,然后由实验测出未知物的各种谱图,把它们和标准谱图进行对照,就可求得未知物的组成和结构。

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 楼主| 发表于 2020-10-10 02:37:23 | 显示全部楼层
⑤化学专家系统

化学专家系统是数据库与人工智能结合的产物,它把知识规则作为程序,让机器模拟专家的分析、推理过程,达到用机器代替专家的效果。如酸碱平衡专家系统,内容包括知识库和检索系统,当你向它提出问题时,它能自动查出数据,找到程序,进行计算、绘图 、推理判断等处理,并用专业语言回答你的问题,如溶液pH值的计算,任意溶液用酸、碱进行滴定时操作规程的设计。

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 楼主| 发表于 2020-10-10 02:38:06 | 显示全部楼层
《自然? 化学》杂志(Nature Chemistry)之前以“化学求索之路”(Charting a course for chemistry)为题发表了纪念创刊十周年的专题(Feature)论文(链接:化学发展蓝图!全球50余位化学家共同撰文“化学求索之路” |《自然?化学》十周年专辑)。杂志特邀了全球50余位知名化学家共同撰文,提出化学各领域的挑战性问题,为面临的重要挑战及其演变方式提供具有指导意义的蓝图。通过对这50余名化学家提出的问题进行总结,我们可以发现,“计算化学”出现得十分频繁,也许在不久的将来,计算化学会在化学领域占领高地,这一趋势或许会拓展到更多的领域。

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 楼主| 发表于 2020-10-10 02:38:43 | 显示全部楼层
强效药物开发的主要障碍之一是它们的水溶性较差,约40%的候选药物具有水溶性差的特点,使得它们难以应用于临床。药物递送系统可以解决药物水溶性差的问题,但是,通常来说,一种药物递送系统不能适用于所有的药物,通过实验的方法的确能够找到适合特定药物的递送系统,但是实验过程耗时耗力,而且成本较高。于是,计算机模拟逐渐进入人们的视野。已经有文献阐述了使用合理的、计算机辅助的方法设计药物分子递送系统的需求。这些方法将药物与它们的最适递送系统相匹配,同时简化开发过程并减少候选药物的消耗。然而,虽然计算机模拟的方法在药物发现方面得到了广泛的应用,但它们在药物递送领域还没有得到同样的普及。

也有一些研究将统计方法应用于药物递送系统建模和设计,称为定量结构-属性关系建模(quantitativestructure-property relationships;QSPR)。这在药物化学和化学毒理学中都有大量的应用,但在药物递送中的应用却很少,这可能主要是因为缺乏实验数据。

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