柳大纲
中科院院士、无机化学家和物理化学家
柳大纲(1904~1991)柳大纲 字纪如。1904年2月8日生于江苏仪征;1991年9月14日卒于北京。物理化学、无机化学家。
柳大纲幼年丧母,其父柳承元系前清秀才,执教小学,严家教。柳大纲在其姐柳大绶照顾下自幼聪颖勤奋、沉静善思,学习成绩优异。1920年毕业于扬州江苏省立第八中学。1925年毕业于东南大学化学系(前身为国立南京高等师范数理化学部)获学士学位,被该校留任物理系助教。后任中国公学大学部教员和中国科学社《科学》杂志编辑部编译员。1927年与小学教师樊君珊结婚。
1929年柳大纲受聘到中央研究院化学研究所工作,直至1949年上海解放。他先后任助理研究员、副研究员、研究员。1946年曾由中央研究院选派赴美进修,1948年获美国罗斯特大学研究院博士学位。1949年初携带大批图书资料回国。上海解放后从1950年起在新建的中国科学院物理化学研究所任研究员,该所于1952年迁到长春后任副所长。1954年调回北京,任中国科学院学术秘书处学术秘书至1956年。1956年中国科学院化学研究所成立,他先后任该所研究员、副所长、代所长、所长,从1981年起任名誉所长。1955年当选为中国科学院学部委员。
1957-1963年,他曾兼任中国科学院综合考察委员会中国盐湖调查队队长;1958年兼任中国科学技术大学化学物理系主任;1965-1991年,先后兼任中国科学院青海盐湖研究所所长、名誉所长。1974-1982年兼任国务院环境保护领导小组顾问。
柳大纲热心社会工作,曾任中国化学会第二十届副理事长,中国科学技术协会第二届委员。1984年任中国化学会应用化学委员会主任,1985年后任名誉主任委员。1983-1990年任中国化学会青年化学奖评选委员会主任委员。1973-1986年担任《化学通报》主编。1985年起担任《无机化学》(后改名为《无机化学学报》)顾问。是《中国大百科全书》化学主任编委之一。
柳大纲历任第三、五、六届全国人大代表。1951年参加九三学社。1959年9月加入中国共产党。
柳大纲早期主要从事基础理论研究。新中国成立后,他以满腔热情投入国民经济建设所需课题的研究,长期致力于科研组织和学术领导工作。他一贯重视解决重大应用问题,但又不忽视必要的基础研究。他认为前者是“根”,科学发展必须生根于社会需要,后者是“本”,即各个学科都有其自身规律。不去研究新现象、寻找新方法、揭示新规律、形成新概念,科学则得不到发展,技术也不会有新的突破。他在学术方面的主要工作如下:
分子光谱研究
30年代,柳大纲与其挚友物理化学家吴学周合作,研究了一系列直线形分子:HCN,ClCN,BrCN,ICN[1],双氰[2],乙炔[3],以及复杂分子异氰酸和异氰酯[4]的紫外光谱。标定出相应的键振动频率,并推算出键力常数,在求得XCN,HNCO,RNCO等分子受光激发的分解能和断键位置后,判断出这些分子的基本结构。他们通过改进实验技术,所摄取的双氰分子紫外吸收光谱展现得十分详尽。在3020-2000间获得900余条谱带。从3020-2500间两个主要谱带级和两个频差率,判定双氰分子处于两种分子结构的共振状态。受激后,其中一种结构转占优势,导致双氰分子的C≡N键变弱,C-C键增强。这些有重要意义的结果,是在技术设备差的条件下取得的,当时国内此类研究还处于萌芽阶段。柳大纲是我国分子光谱研究的开创者之一,他不仅理论基础深厚,实验技巧也十分精湛。他还研究了CuH水下发射光谱[5]和复杂分子环氧乙烷[6]、六氟化硫[7]的真空紫外吸收光谱。所摄取的环氧乙烷在可见至600的高分辨光谱中,1713以上无连续吸收。还发现两组里德伯谱系(Rydberg Series)分别开始于1435和1382,并都收敛于电离势约10.81电子伏。他们还发现两组开始于1713.4和1572.4 的非里德伯谱系。分析所得光谱诸特征参数后,得出如下结论:里德伯跃迁是由一个键合分子轨道受激所致,这个轨道与导致乙烯以及相关化合物的里德伯谱系的分子轨道十分相似。在六氟化硫的研究中,他们定性地分析了此化合物的解离,并建立了它的电离势值。
无机材料化学
30年代初期,柳大纲曾对我国著名的古代和现代陶瓷,以及玻璃原料做过较系统的化学研究[8-10],为弘扬中华文明以及开展陶瓷研究与优质化学玻璃制造,提供了有价值的依据。50年代初期,由于帝国主义的封锁,我国必须迅速建立自己的发光材料科学和工业。柳大纲带领一批中青年化学家,试制了以硫化锌、镉为基底的X射线荧光料。研究了当时苏联也刚起步的新型发光材料-卤磷酸钙日光灯荧光料。他们系统地考察了荧光料发光性质对其组成和制备条件的依赖关系,揭示出荧光光谱分布与掺杂锑、锰相关的规律。从而实现了按荧光色泽和色较温度要求,定向合成所需的荧光料,并在南京灯泡厂试制成功荧光灯管[11]。1953年底,他们将全套技术资料(包括制备、原料提纯、光学性能测试和化学分析控制)移交南京灯泡厂,为发展我国日光灯工业做出了重要贡献。这是我国最早进行的新型荧光材料的系统研究,后因柳大纲及其研究组接受了国家下达的土壤矽化加固任务而使此项研究工作中止。土壤矽化加固是一项波兰技术,由柳大纲负责组织建工部、水利科学院、中国科学院以及生产部门进行了大协作。该技术在唐山林西煤矿风井流沙层加固和佳木斯糖厂厂房地基加固工程上得到了应用,并为有关部门培养了技术力量。
60年代初,柳大纲指导一批中青年化学家研究了核燃料前处理和后处理中的一些化学问题。深入考察了铀-氟体系中的化学反应过程、中间物形成条件以及有关的动力学、热化学与结构鉴定,为生产过程中消除烧结现象提供了科学依据。他又指导了流化床氟化物挥发法处理浓缩铀铝合金元件的研究,使铀的回收率达99.5% ,这与当时美国阿贡实验室发表的结果相同。1960年前后,他还领导了稀土化合物制备及性质的研究,为促进我国稀土资源的利用做出了贡献。以上三项研究工作:“四氟化铀氟化动力学”、“流化床氟化物挥发法处理铀铝合金元件”、“稀土化合物的制备及性质的研究”,均获得1978年中国科学院重大成果奖。
此外他还指导了与湿法后处理有关的一些铀酰水盐体系中化学反应的研究。
盐湖资源与盐湖化学
柳大纲曾从事过制盐化学研究[12-14],他深知我国缺乏可溶性钾矿资源,但国内很少有人对西藏及西北地区的大量盐湖进行研究。为探寻钾盐资源,他于50年代初就搜集我国盐湖与地下卤水资料,并与有关机构和人员建立了联系,安排了实验室工作。1953-1956年,他先后派人对运城盐池、青海茶卡以及柯柯盐湖作了探索性考察。在我国第一个五年计划的中期,他组织和领导了由中国科学院化学研究所以及地质、化工、高校、轻工盐业等部门的科技人员组建的中国科学院中国盐湖科学调查队,开展了对青海柴达木盆地盐湖资源的调查。他曾先后六次进入柴达木盆地,指导一批青年化学家开展盐湖化学的研究,并制订出各时期盐湖研究的全局规划,创建了中国科学院青海盐湖研究所。
(1) 柴达木盆地盐湖物理化学调查[15-17]
1957年柳大纲率盐湖科学调查队进入柴达木,开展了我国历史上首次大规模的盐湖资源科学调查。在这次考察中,柳大纲以其从事理论研究的执着精神,发现了察尔汗湖的天然光卤石,从而判定该湖大量晶间卤水已处于钾盐结晶阶段。他还发现大柴旦湖底硼矿沉积,这为在盐湖地区寻找硼矿探明了方向。他的这两项重大发现,加速和推动了地质部门在柴达木盆地大规