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洪茂椿:從放牛娃到納米科學家
送交者: zlm 2005年06月01日10:25:12 於 [教育學術] 發送悄悄話


  那一年,北京的幾位專家赴福建考察。隨車陪同的,是中科院福建物質結構研究所的洪茂椿研究員——一位當時在福建尚屬“鳳毛麟角”的國家傑出青年科學基金獲得者。

路過莆田市西郊,洪茂椿忽然指着車窗外的一座山道:“喏,那是我小時候放牛的地方!”

他無意間把“放牛的地方”當作景點介紹,只是興之所至脫口而出。但也許“勞其筋骨,餓其體膚”的兒時經歷,恰是成大器者必不可少的早期厲煉,反芻之下別有況味。及至後來當選為中國科學院院士,洪茂椿仍不諱言自己曾是個“放牛娃”。

近年來,洪茂椿在科技界的聲譽和影響越來越大,與之相關的一個話題也變得越來越吸引人:當年的放牛娃如何“演繹”成了科學家?

  考研前後

少年時代的洪茂椿“兩起兩落”,身不由己地走了一段“M”字形的求學之路:小學畢業後輟學放牛;中學畢業後回鄉務農。所幸的是在他上了福州大學後,這種起落終於劃上句號。

1977年,我國研究生教育重新恢復招生工作,洪茂椿追求進一步深造的強烈欲望油然而生。長期以來一直關心着他的老師及親人,特別是他的化學啟蒙老師陳清玲等,都極力主張他報考盧嘉錫教授的研究生。

洪茂椿只有幾個月的時間溫書迎考,而此時他才念完大三上學期,專業課程即“物理化學”才學了一半;報考盧嘉錫教授的研究生,有一門必不可少的考試科目叫“結構化學”,他壓根兒就沒學過。需要複習和自修的全部課程共有12門之多,壓力與困難之大超乎想象。

那一段溫書迎考的日子是怎麼打拼過來的,洪茂椿只約略記得:後半本《物理化學》主要靠自己沒命地“啃”,《結構化學》則得益於黃金陵等老師的輔導……

“塵埃落定”之際,洪茂椿抑制不住內心的興奮,在考場、也是他日後學習和研究的地方——中科院福建物質結構研究所,與幾位即將成為師兄弟的考生四處瀏覽起來。

“哪位是洪茂椿?”一位姑娘笑吟吟地突然出現在面前,她是盧嘉錫先生的小女兒紫蓴,“老爸讓我帶你去見他哩!” 二十多年後,洪茂椿在紀念文章中回憶起當時恩師的一番教誨:“他詳細地詢問了我的學習和家庭情況,叮囑我說:‘你是農村來的孩子,一定要珍惜這來之不易的機會,目前我國的科學和教育事業與發達國家相比還存在比較大的差距,希望寄托在你們年輕人的身上。’”當年福建物構所招收的研究生共有5名,未滿25歲的洪茂椿是最年輕的,也是盧嘉錫先生唯一點名約見的學生,可見導師對他寄有厚望。

  “盧門弟子”

1978年,盧嘉錫先生在國內首先倡導開展過渡金屬原子簇化合物研究,同時為他領導下的福建物構所確定了一個旨在趕超國際先進水平的科研方向。

此時盧嘉錫先生已逾花甲之年,卻依然精力充沛,堅持每周為研究生上課。洪茂椿發現,先生講課富有哲理性和啟發性,“不僅向我們傳授了專業知識,更重要的是堅定了我對結構化學科研事業的選擇和熱愛”。

1981年5月,盧嘉錫當選為中國科學院院長,在這個意義上,洪茂椿和他的幾位研究生同窗,無疑成為盧嘉錫的“關門弟子”。

這一年,洪茂椿研究生畢業,隨即留在福建物構所工作,主要從事固氮酶化學模擬的譜學研究,並參與盧嘉錫主持的有關過渡金屬原子簇化學的重大科研項目,後來還為英文版學術專著《過渡金屬簇合物的新進展》撰寫了一章書稿。

讀研期間以及工作以後,洪茂椿在事業上的發展,一直得到物構所領導和長輩專家的支持和幫助。2003年,洪茂椿當選為中科院院士之際,吳新濤院士還把他珍藏多年的恩師盧嘉錫的親筆題詞轉送給了洪茂椿,題詞是——

香花爭吐艷,碩果苦奇寒,豈為根不深、枝欠壯?
勁草傲疾風,險峰迎闖將,競相立壯志、樹雄心。

“這原是文革後盧先生有感而發寫的一首短詩,作為題詞,它表達了盧先生對學生們的殷切期望和勉勵。”吳新濤如是說。

  “團簇之王”

1985年底,洪茂椿獲得公派出國的機會,赴美國進修兩年。

盧嘉錫身為我國過渡金屬原子簇化學研究的倡導者,事先就為洪茂椿精心籌劃,把目標“鎖定”當時處在團簇化學國際前沿的華裔科學家張文卿教授工作的美國伊利諾伊大學化學系,並在洪茂椿臨行前一再叮囑:“現在,我們的一些實驗技術和手段落後了,到國外後你一定要把有用的本領學到手、掌握住。”

洪茂椿不負恩師囑託,在張文卿的指導下學到了許多新的知識和實驗技術。同時,他從當時引起國際轟動的關於碳60的重大發現中得到啟發,這對他開展金屬團簇研究很有幫助。

進修期間,洪茂椿始終琢磨一個問題:碳60能給團簇研究提供什麼樣的借鑑?作為組成單元的碳原子個頭並不大,但構成碳60後整體塊頭卻比同等數量原子組成的簇合物大得多。由此可見,碳60的“大”,在於它形成了特定的空心結構。

俗話說“大有看頭”,團簇做大了才有看頭!過去在國內搞金屬簇合物研究,以所含金屬為“核”,從兩核發展到三核乃至更多核,其重要目的之一,就是在不斷“做大”中探索物質的結構奧秘和性能規律。

洪茂椿腦海里迸發出一道耀眼的閃電——“模擬碳60構架把金屬簇合物做大!”

簇合物一旦形成“空心”結構,加上“金屬配位化合物”這個組成單元上的優勢,“小魚丸”沒準就變成了“大魚丸”——洪茂椿不知怎麼就想起福州的魚丸來了!

藉助福建物構所開展化學模擬生物固氮和過渡金屬原子簇合物研究中所形成的化學自組裝設計合成的方法,洪茂椿經過反覆實驗和探索,終於獲得了在當時堪稱“金屬團簇之王”的高聚物。

1987年間,洪茂椿以第二作者的身份(國外導師為第一作者),在《德國應用化學》上發表了相關研究成果,這也是福建物構所有史以來在國際核心刊物發表的第一篇高端論文。

這是團簇研究中的一次創新性突破,在伊利諾伊大學的工作結束之前,芝加哥大學的一位教授很想招洪茂椿到自己身邊讀博士,但經徵求盧嘉錫先生的意見,老人家沒有點頭,而是希望他早日回國。其中原委,正如後來吳新濤所評價的那樣,洪茂椿在美進修的那段經歷“在實質上就是優秀博士後工作”。

  納米之光

洪茂椿有意識地進入納米領域,是在20世紀90年代後期。但在國外做出“金屬團簇之王”的時候,他實際上已逼近納米王國的門檻。為了實現這一跨越,他“十年磨一劍”。

回國以後,洪茂椿就着手立題研究金屬團簇。開題之初,他僅從福建省爭取到3萬元的啟動資金。急需的進口設備買不起,只能自己設計和組裝,也無力購買進口原料。後來,在得到國家傑出青年科學基金的資助後,研究工作漸有起色。

直至1994年評上研究員,洪茂椿才要到一名研究生當助手,承擔了結構化學國家重點實驗室的建設任務。

收集晶體的大小、強度等幾萬個數據,在使用先進設備的國外只需要幾個小時,而洪茂椿和他的同事當時使用的是單晶衍射儀,需要24小時值班,甚至整個星期都在實驗室里度過。

洪茂椿提出了在籠、管、線三種構型上開展納米糰簇研究的實驗方案,並抓住有利時機,積極發展自己的團隊,在獲得充足經費投入後組織全面攻關和衝刺。

那年夏天,洪茂椿的一名女弟子經過反覆試驗,終於合成出首例納米尺寸的籠狀金屬簇合物,可培養出單晶後,卻怎麼也檢測不出其空間原子的排布位置。花了一年多的心血仍未見成功,這個要強的女孩子再也控制不住自己,眼淚撲簌簌地往下掉。

洪茂椿真誠地安慰自己的學生。他決不輕易放棄科研上任何有希望的苗頭。把簇合物做到納米尺寸不容易,何況出了單晶!即便這項工作最終功虧一簣,他也要徹底弄個明白。經過反複分析,他推測問題可能與測試的儀器功率太小有關。

洪茂椿帶上晶體來到香港理工大學。當時正值國慶節之夜,他顧不上觀賞維多利亞港璀璨的燈火,一頭鑽進實驗室。在香港呆了一個月,經過六七次反覆檢測,終於獲得了關鍵的兩個數據。

1999年底,課題組研製出了世界上最大的納米籠,也是當時國際上已測定單晶結構的金屬納米籠對稱性最高的一個。

緊接着,他們成功研製出無機—有機納米管,並以特定方式串成了首例結構有序的金屬—有機納米管陣列,還將不同的團簇活化製備出各種金屬納米線。與此同時,他們與合作者研製出了具有半導體性能的新型系列高聚物。

當洪茂椿與吳新濤共同主持完成的相關科研項目榮獲2002年國家自然科學獎二等獎的喜訊傳來,人們為之感到振奮和自豪。

納米科技的發展,在很大程度上得益於各領域專家的推進,洪茂椿是一位立足本領域的“推進者”,一位團簇化學領域的納米科學家。

  不是尾聲

在洪茂椿的履歷表上記錄着這樣的業績——

1986年以來,他作為第一完成人或主要參加者,先後獲得8項自然科學獎。1988年以來,他在國內外發表的學術論文達200多篇,其中,51篇發表在國際“高影響因子”期刊上。

2004年8月,福建省在實施項目帶動戰略中,推出了牽動全局並由政府給予高額度資助的本省第一批科技重大專項,首當其衝的就是以洪茂椿為首席專家的“新材料與器件”專項,實施過程中可望實現數億元產值,並將從源頭上帶動產值幾十個億的相關產業的發展。

2004年,洪茂椿作為通訊作者的有關學術論文連續兩次入選世界“十大化學熱門文獻”;他的課題組在德國《應用化學》上發表的高端論文,成為福建物構所2004年度5篇標誌性論文的“領頭羊”……

根據2004年底在香港舉行的有關國際學術會議決定,第六屆國際華人無機化學會議秘書長將由洪茂椿擔任。

自2000年以來,福建物構所在洪茂椿的帶領下,按照中科院知識創新工程的規範和要求,成功地進行了科技目標凝練和體制上的一系列改革與創新,幾年來科研成績一路飆升。

作為一所之長,洪茂椿“處心積慮”地網羅和穩住優秀科技人才,卻不料自己成了“爭奪”對象。國內有單位向他許以高額年薪待遇,外加十分優越的科研條件,但他婉言謝絕了。這位樸實的科學家,一直恪守“滴水之恩,湧泉相報”的理念。

他坦言:“我是喝着福建家鄉的水長大的,是中科院把我培養起來的,怎能為了一個‘錢’字說走就走呢!”

洪 茂 椿

  洪茂椿,男,1953年9月17日出生, 博士, 研究員,博士生導師, 中科院福建物質結構研究所所長、所學術委員會副主任、福建光電子材料工程技術研究中心主任、國家自然科學基金納米重大研究計劃專家組成員、中科院院士。1985年-1987年在美國密執安大學化學系和伊利諾依大學化學系做訪問學者,1992年-1993年在英國紐卡斯爾大學化學系做訪問學者,1995年在香港中文大學化學系做訪問教授,1996-1998年曾兩度在日本名古屋大學化學系做JSPS訪問教授並獲得博士學位,1999年在香港理工大學做裘氏基金訪問教授。主要從事無機聚合物材料的合成與性能研究,納米材料包括納米分子和具有納米孔洞的無機-有機聚合物與功能材料研究。1998年開始主持國家自然科學基金重大項目課題,同年獲國家自然科學傑出青年基金資助。作為第一完成者,2002年獲國家自然科學獎二等獎一次,2001年獲中科院自然科學獎一等獎一次,2000年獲中科院自然科學獎二等獎一次。作為主要完成者,獲得中科院自然科學三等獎二次(1986年,1990年)。作為主要參加者,獲國家自然科學獎二等獎一次(1993年)、中國科學院自然科學獎一等獎兩次(1991年,1994年)。擔任歐洲《Inorg. Chem. Commun.》和《中國科學B版》雜誌編委、《結構化學》和《無機化學學報》雜誌副主編及《化學進展》等雜誌編委。1993年獲得國務院政府特殊津貼,1994年獲得首屆天眷波譜學獎,2001年獲人事部和中科院先進工作者稱號,2002年度被評為中科院優秀研究生導師和被福建省人民政府授予優秀專家, 2003年獲福建省先進工作者稱號,2003年11月當選為中科院院士。1988年以來在Angew. Chem. Int. Ed., J. Am. Chem. Soc, Chemistry Eur. J., Chem. Commun., Inorg. Chem 等雜誌發表論文近二百篇。

代表作:

1. Maochun Hong,Yingjun zhao,Weiping Su,Rong Cao,Makoto Fujita,zhongyong Zhou,Alb4ert S.C.Chan,"a Nanometer-Sized Metallosupramolecular Cube with Oh Symmetry",J.Am.Chem.Soc., 2000,122,4819-4820.

2. Maochun Hong,Yingjun Zhao,Weiping Su ,Rong Cao,Makoto Fujita,Zhongyong Zhou,Albert S.C.Chan,"A Silver(I) Coordination Polymer Chain Containing Nanometer-sized Tubes with Anionic and Solvent Molecule Guests", Angew.Chem.Int.Ed.Engl.,2000,39,2468-2470.

3. Weiping Su,Maochun Hong,Jiabao Weng,Rong Cao,Shaofang Lu,"A Semiconducting Lamellar Polymer [Ag(C5H4NS)]n with Graphite-Like Array of Silver(I) and Its analogue with Layered Structure",Angew.Chem.Int.Ed.Engl.,2000,39,2911-2914.

4. Yingjun Zhao, Maochun Hong, Yucang Liang, Rong Cao, Wenjie Li, Jiabao Weng, Shaofang Lu, A Paramagnetic Lamellar Polymer with a High Semiconductivity, Chem. Commun., 2001, 1020-1021.

5. Ruihu Wang, Maochun Hong, Junhua Luo, Rong Cao, Jiabao Weng, A New Type of Three-Dimensional Framework Constructed from Dodecanuclear Cadmium(II) Macrocycles, Chem. Commun., 2003, 1018-1019.

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