劉若莊 - 簡介

劉若莊，物理化學家和教育家。畢生致力于物理化學尤其是量子化學的科學研究和教育工作。他的主要貢獻是創(chuàng)造性地將量子化學理論和計算方法應用于研究實際化學問題并取得優(yōu)秀成果。在應用量子化學和培養(yǎng)化學專業(yè)人才方面作出了貢獻。

劉若莊 - 個人簡歷

1925年5月25日 出生于北京市。

1943年9月至1947年7月 北京輔仁大學化學系畢業(yè)，獲理學士學位。

1947年9月至1950年7月 北京大學化學系研究生畢業(yè)。

1950年3月至1951年7月 北京大學化學系助教。

1951年9月至1952年7月 北京輔仁大學化學系講師，兼任北京大學化學系講師。

1952年9月至1956年7月 北京師范大學化學系講師、副教授。

1963年9月至1965年7月 為教育部委托吉林大學主辦的物質結構學術討論班成員。

1979年7月至今 北京師范大學化學系教授、量子化學研究室主任、校務委員會和學位委員會副主任；中國科學院感光化學研究所兼任研究員，中國科技大學、江西師范大學兼任教授。

1978年 國家科學技術委員會化學學科組組員。

1981年 博士生導師。

1984-1990年 國家教委理科化學教材編審委員會副主任。

1985年 墨西哥國立大學講座客座教授。

1986-1990年 中國化學會第廿二屆常務理事（1986-1990）和第廿四屆常務理事（1994-1998）。

1987年至今 北京化學會十三、十四屆理事會理事長。

1988-1994年 國家自然科學基金委員會物理化學評審組評委。

1991-1995年 國家教委理科化學教學指導委員會副主任。

1991年 當選為中國科學院院士。

劉若莊 - 個人簡介

劉若莊在北京大學攻讀研究生期間，先后在袁翰青、孫承諤教授指導下從事有機化學和物理化學研究，同時師從唐敖慶教授攻讀《統(tǒng)計力學》、《量子化學》并選修了許多數(shù)學物理系的課程。不同領域中名師的嚴格指導加之劉若莊的努力，使他不僅學會了科學研究的方法，也由此進入了理論化學的科學殿堂，為后來作出具有特色的成果奠定了扎實的理論基礎。

劉若莊所涉及的主要研究領域包括：化學反應微觀機理和沿反應途徑勢能面及動態(tài)學，氫鍵和分子間相互作用力，化合物的結構和性能，有機導體和半導體的理論和應用以及配位場理論方法等。其中最重要的、在中國外有較大影響的研究工作是創(chuàng)造性地將量子化學理論及計算方法應用于研究有機化學反應途徑和動態(tài)學問題，形成了達到國際先進水平的具有特色的系統(tǒng)研究成果。

劉若莊于40年代末開始從事科學研究。1950年6月以“Specific Heat by Mechanical Quadratures”研究論文通過研究生答辯并發(fā)表于同年的《中國化學會會志》。隨后關于雜化軌道理論的研究論文成為1957年中國科學院三等獎獲獎文章之一。50年代中期，他開始獨立進行科學研究。1956年，在水分子間氫鍵鍵能一文中利用量子化學方法并考慮到電子云之間的多極矩作用研究氫鍵的靜電相互作用，優(yōu)于當時國際上流行的點電荷的模型，被《十年來中國的科學（化學卷）》所引用。

劉若莊 - 科學研究

1963年9月，劉若莊成為教育部委托唐敖慶教授主持下的吉林大學物質結構學術討論班成員。在為期兩年的研討中，討論班集體在唐敖慶教授指導下對配位場理論的發(fā)展作出了貢獻。

經過“文化大革命”的劉若莊全身心地投入到科研和教學工作，力爭把失去的時間搶回來。他把科研的重心放在將量子化學理論和計算方法應用于研究實際化學問題上，在中國首先采用能量梯度優(yōu)化技術和內稟反應坐標（IRC）方法并結合多體微擾理論、多重組態(tài)相互作用等電子相關能校正方法深入細致地探討和分析了系列有機化學反應機理如（取代）烯烴加成反應、異構化反應、自由基反應、自旋禁阻反應和光化學反應等。同時還特別注重對方法的提出、擴展和改進，機理的驗證、詮釋和推斷，規(guī)律的發(fā)現(xiàn)、總結和推廣，完成了贗勢能量分解方案和贗勢能量梯度法，使含重原子的化學反應機理的研究得以實現(xiàn)，并利用該程序研究鹵素和乙烯的加成反應獲得了與實驗一致的結果（1984年）；最先將優(yōu)化過渡態(tài)和探討反應途徑的方法擴大到半經驗分子軌道方法MINDO/3上并使之能具體用于含原子數(shù)較多的化學反應體系，緩解了當時計算能力不足的矛盾（1986年）；用MCSCF研究反應途徑問題并預計了某些實驗上難以觀察的異構體如HON、、HCOO＋由于有一定勢壘而存在，其中HCOO＋已為實驗所證實（1986年）；將能量分解方案發(fā)展用于研究反應過程中的過渡態(tài)和中間體各組分間的作用本質并明確提出了取代基團在化學反應中的主要作用并非是傳統(tǒng)上認為的改變了反應物的電荷分布，而是改變了反應物之間的作用本質的新概念，發(fā)現(xiàn)不同的進攻試劑和取代基主要通過改變過渡態(tài)或中間體的構型從而影響反應機制的重要事實，從而加深了人們對化學反應的認識（1983～1987年）；首次將只能用于雙原子體系的分子中原子近似擴充到多原子體系并與有效單電子旋軌耦合算符相結合，發(fā)現(xiàn)HNCO（X1A’）→CO（X1∑）＋NH（X3∑）自旋禁阻反應得以進行的原因是在不同自旋態(tài)的勢能面交點附近，態(tài)的混合使體系從一個態(tài)向另一個態(tài)轉化所致（1994 年）；揭示了CH自由基與NH3、H2O、HF的插入反應在一定溫度區(qū)域存在負表觀活化能的根源是在過渡態(tài)之前生成了電子授受絡合物中間體（1996年）；在光化學研究領域他將反應途徑方法創(chuàng)造性地用于研究激發(fā)態(tài)反應的全過程；對有爭議的反應如亞硝酸甲酯的光解，支持了與量子效率實驗一致的首先光解而不是內消除的反應機理（1988年）；分析了ClSP不易被實驗觀察到的原因并推測了它在光化學反應中存在的可能性（1994年）；解析了烯丙醇光異構化通過雙自由基中間體生成丙烯醇再異構化為丙醛的反應機理（1995年）等。

“八五”期間，劉若莊負責主持國家自然科學基金重大項目子課題《分子反應勢能剖面及動態(tài)學理論研究》。該課題將化學反應的微觀機理的探討深入到沿反應途徑動態(tài)學問題研究。90年代以來，對一系列重要自由基和小分子基元反應進行了系統(tǒng)的建立在反應途徑基礎上的直接動態(tài)學計算：證實僅利用反應途徑勢能面就能得到與實驗可比較的速率常數(shù)及某些反應動態(tài)學信息；揭示了振動選態(tài)反應中與反應坐標強烈耦合而且在過渡態(tài)前振動頻率應有所降低的振動自由度的激發(fā)是促進反應進行的重要手段；首次從計算證實只要與反應坐標強烈耦合，即使不是斷裂或生成鍵的振動激發(fā)也可促進反應的推測；提供了能夠促進反應發(fā)生的可能振動模式和進行振動選態(tài)反應的動態(tài)學許多數(shù)據等。

劉若莊 - 應用研究

在有機導體和半導體的理論和應用研究方面，劉若莊同樣做出了具有自己特色的創(chuàng)造性工作：在從頭算基礎上提出了定量微擾晶體軌道新方法并用于研究導電高分子的結構和性能（1987 年）；同時將晶體軌道法擴展到含過渡金屬原子的線性高聚物，推導了新的矩陣元公式并使之程序化用以研究過渡金屬夾心高聚物（1990年）。用形變勢理論研究了準一維電荷遷移晶體中電子與聲子的相互作用，首次推導出電聲子耦合常數(shù)的顯式，從而得到計算一維導體發(fā)生Peierls相變溫度Tp的公式，證明Peierls相變主要來自于電—聲相互作用，而電子—電子相互作用是次要的（1993年）。與此同時，在內坐標形式的核動能算符建立的方法中又進行了探索性工作：提出并運用相對簡單的角動量方法推導了四粒子體系在分子坐標系中的核動能算符，并將該方法推廣用于多原子分子體系，同時通過引進參數(shù)使得核動能算符能夠用于不同類型的分子坐標系和適宜于研究不同的振轉問題（1996年）。

80年代后劉若莊先后受邀在美國6所著名大學作學術報告，在太平洋地區(qū)化學會、中日雙邊理論化學會、中以雙邊動力學會、全國量子化學會、全國動力學會、物理有機會作專題報告。他主持過多次中國外學術研討會如中日雙邊理論化學會、全國量子生物化學會。這些學術活動促進了中國外學術交流，受到了與會者的好評。

劉若莊 - 科研成果

《統(tǒng)計力學》

 劉若莊在北京大學攻讀研究生期間，先后在袁翰青、孫承諤教授指導下從事有機化學和物理化學研究，同時師從唐敖慶教授攻讀《統(tǒng)計力學》、《量子化學》并選修了許多數(shù)學物理系的課程。不同領域中名師的嚴格指導加之劉若莊的努力，使他不僅學會了科學研究的方法，也由此進入了理論化學的科學殿堂，為后來作出具有特色的成果奠定了扎實的理論基礎。

主要研究領域

劉若莊所涉及的主要研究領域包括：化學反應微觀機理和沿反應途徑勢能面及動態(tài)學，氫鍵和分子間相互作用力，化合物的結構和性能，有機導體和半導體的理論和應用以及配位場理論方法等。其中最重要的、在中國外有較大影響的研究工作是他創(chuàng)造性地將量子化學理論及計算方法應用于研究有機化學反應途徑和動態(tài)學問題，形成了達到國際先進水平的具有特色的系統(tǒng)研究成果。

二異丙苯異構化反應

 1963年9月，劉若莊成為教育部委托唐敖慶教授主持下的吉林大學物質結構學術討論班成員。在為期兩年的研討中，討論班集體在唐敖慶教授指導下對配位場理論的發(fā)展作出了貢獻。經過“文化大革命”的劉若莊全身心地投入到科研和教學工作，力爭把失去的時間搶回來。他把科研的重心放在將量子化學理論和計算方法應用于研究實際化學問題上，在中國首先采用能量梯度優(yōu)化技術和內稟反應坐標（IRC）方法并結合多體微擾理論、多重組態(tài)相互作用等電子相關能校正方法深入細致地探討和分析了系列有機化學反應機理如（取代）烯烴加成反應、異構化反應、自由基反應、自旋禁阻反應和光化學反應等。同時還特別注重對方法的提出、擴展和改進，機理的驗證、詮釋和推斷，規(guī)律的發(fā)現(xiàn)、總結和推廣，完成了贗勢能量分解方案和贗勢能量梯度法，使含重原子的化學反應機理的研究得以實現(xiàn)，并利用該程序研究鹵素和乙烯的加成反應獲得了與實驗一致的結果（1984年）；最先將優(yōu)化過渡態(tài)和探討反應途徑的方法擴大到半經驗分子軌道方法MINDO/3上并使之能具體用于含原子數(shù)較多的化學反應體系，緩解了當時計算能力不足的矛盾（1986年）；用MCSCF研究反應途徑問題并預計了某些實驗上難以觀察的異構體如HON、HCOO＋由于有一定勢壘而存在，其中HCOO＋已為實驗所證實（1986年）；將能量分解方案發(fā)展用于研究反應過程中的過渡態(tài)和中間體各組分間的作用本質并明確提出了取代基團在化學反應中的主要作用并非是傳統(tǒng)上認為的改變了反應物的電荷分布，而是改變了反應物之間的作用本質的新概念，發(fā)現(xiàn)不同的進攻試劑和取代基主要通過改變過渡態(tài)或中間體的構型從而影響反應機制的重要事實，從而加深了人們對化學反應的認識（1983～1987年）；首次將只能用于雙原子體系的分子中原子近似擴充到多原子體系并與有效單電子旋軌耦合算符相結合，發(fā)現(xiàn)HNCO（X1A’）→CO（X1∑）＋NH（X3∑）自旋禁阻反應得以進行的原因是在不同自旋態(tài)的勢能面交點附近，態(tài)的混合使體系從一個態(tài)向另一個態(tài)轉化所致（1994 年）；揭示了CH自由基與NH3、H2O、HF的插入反應在一定溫度區(qū)域存在負表觀活化能的根源是在過渡態(tài)之前生成了電子授受絡合物中間體（1996年）；在光化學研究領域他將反應途徑方法創(chuàng)造性地用于研究激發(fā)態(tài)反應的全過程；對有爭議的反應如亞硝酸甲酯的光解，支持了與量子效率實驗一致的首先光解而不是內消除的反應機理（1988年）；分析了ClSP不易被實驗觀察到的原因并推測了它在光化學反應中存在的可能性（1994年）；解析了烯丙醇光異構化通過雙自由基中間體生成丙烯醇再異構化為丙醛的反應機理（1995年）等。 　　

“八五”期間，劉若莊負責主持國家自然科學基金重大項目子課題《分子反應勢能剖面及動態(tài)學理論研究》。該課題將化學反應的微觀機理的探討深入到沿反應途徑動態(tài)學問題研究。90年代以來，對一系列重要自由基和小分子基元反應進行了系統(tǒng)的建立在反應途徑基礎上的直接動態(tài)學計算：證實僅利用反應途徑勢能面就能得到與實驗可比較的速率常數(shù)及某些反應動態(tài)學信息；揭示了振動選態(tài)反應中與反應坐標強烈耦合而且在過渡態(tài)前振動頻率應有所降低的振動自由度的激發(fā)是促進反應進行的重要手段；首次從計算證實只要與反應坐標強烈耦合，即使不是斷裂或生成鍵的振動激發(fā)也可促進反應的推測；提供了能夠促進反應發(fā)生的可能振動模式和進行振動選態(tài)反應的動態(tài)學許多數(shù)據等。

分子模型

 在有機導體和半導體的理論和應用研究方面，劉若莊同樣做出了具有自己特色的創(chuàng)造性工作：在從頭算基礎上提出了定量微擾晶體軌道新方法并用于研究導電高分子的結構和性能（1987 年）；同時將晶體軌道法擴展到含過渡金屬原子的線性高聚物，推導了新的矩陣元公式并使之程序化用以研究過渡金屬夾心高聚物（1990年）。用形變勢理論研究了準一維電荷遷移晶體中電子與聲子的相互作用，首次推導出電聲子耦合常數(shù)的顯式，從而得到計算一維導體發(fā)生Peierls相變溫度Tp的公式，證明Peierls相變主要來自于電—聲相互作用，而電子—電子相互作用是次要的（1993年）。與此同時，在內坐標形式的核動能算符建立的方法中又進行了探索性工作：提出并運用相對簡單的角動量方法推導了四粒子體系在分子坐標系中的核動能算符，并將該方法推廣用于多原子分子體系，同時通過引進參數(shù)使得核動能算符能夠用于不同類型的分子坐標系和適宜于研究不同的振轉問題（1996年）。

劉若莊 - 榮譽

 劉若莊于40年代末開始從事科學研究。1950年6月以“Specific Heat by Mechanical Quadratures”研究論文通過研究生答辯并發(fā)表于同年的《中國化學會會志》。隨后關于雜化軌道理論的研究論文成為1957年中國科學院三等獎獲獎文章之一。50年代中期，他開始獨立進行科學研究。1956年，在《水分子間氫鍵鍵能》一文中利用量子化學方法并考慮到電子云之間的多極矩作用研究氫鍵的靜電相互作用，優(yōu)于當時國際上流行的點電荷的模型，被《十年來中國的科學（化學卷）》所引用。

劉若莊 - 學術交流

 80年代后劉若莊先后受邀在美國6所著名大學作學術報告，在太平洋地區(qū)化學會、中日雙邊理論化學會、中以雙邊動力學會、全國量子化學會、全國動力學會、物理有機會作專題報告。他主持過多次中國外學術研討會如中日雙邊理論化學會、全國量子生物化學會。這些學術活動促進了中國外學術交流，受到了與會者的好評。

劉若莊 - 生平介紹

劉若莊1925年5 月出生于北京市。物理化學家。1999年當選為中國科學院院士。1956年加入九三學社。

劉若莊在中學就不得不在讀書之余從事家教以緩解家庭生活的拮據，而且為了不在日本人管理的學校中學習，他不得不多次轉學。即使這樣，他的成績總是名列全班第一。1943年高中畢業(yè)，考人輔仁大學化學系。大學期間，劉若莊依靠每年獲得的高額獎學金維持學習，順利完成了學業(yè)。

1947年秋，劉若莊于輔仁大學化學系畢業(yè)，以優(yōu)異成績考人北京大學化學系攻讀化學專業(yè)研究生。讀研期間，他先師從袁翰青教授進行有機化學研究，以實驗方法研究氫鍵體系，這是他日后與氫鍵乃至整個有機化學有不解之緣的淵源所在。后轉入孫承諤教授名下開始物理化學的科學研究。1949年，他在《中國化學會會志》上用英文發(fā)表了第一篇研究論文“修正特魯頓規(guī)則（Modified Trouton’s Rule）”，鋒芒初露。

1950年３月．還未進行畢業(yè)論文答辯的劉若莊因勤奮好學、成績優(yōu)秀提前留在北京大學任教。在帶《有機化學》和《定量分析》實驗的同時，他開始翻譯英文版的《定性分析理論基礎》，于1951年由商務印書館出版。該書作為大學叢書之一，成為50年代重要的教材和參考書。1950年6月劉若莊以“用機械求積法計算比熱”順利通過研究生答辯，其研究論文發(fā)表于同年的《中國化學會會志》。在從事物理化學助教工作的同時，他在唐敖慶教授指導下，開始涉足量子化學研究。關于“六價鍵函數(shù)”的研究獲中國科學院三等獎。不同領域中名師的嚴格指導加之劉若莊本人的勤奮努力，使他不僅學會了科學研究的方法，也由此進入了理論化學的研究殿堂，為其后作出具有特色的優(yōu)秀研究成果奠定了扎實的理論基礎。

1951年9月，兼任輔仁大學化學系主任的邢其毅先生聘請劉若莊為輔仁大學化學系講師，他同時榮任北京大學化學系講師。當時，劉若莊在輔仁大學主講的《化學數(shù)學》和在北京大學講授的《普通化學》課程都倍受學生的歡迎，由此也逐漸開成了自己獨特的講課風格。

1952年的院系調整使得劉若莊成為北京師范大學的一員并一直工作至今。在北師大化學系，他主講《物理化學》、（物質結構）等多門課程，精彩生動的講課不僅得益于他對學習思維的揣摩，更得益于他追蹤科學前沿并獨立開展科學研究工作。1956年在“水分子間氫鍵鍵能”的研究論文中，劉若莊利用量子化學方法并考慮到電子云之間的多極矩作用研究氫鍵的靜電相互作用，優(yōu)于當時國際上流行的點電荷的模型，被《十年來中國的科學（化學卷）》所引用。在講課和科研之余，劉若莊和其他同志合作翻譯了俄文版的《高壓下的化學平衡和反應速度》、《化學熱力學例題與習題》及德文版的《化學計算》，這些譯著在當時都是極為搶手的教學參考書。1956年9月，劉若莊因成績突出晉升為副教授，同時開始講授專門化課程如《化學熱力學》《化學動力學》等。1961年劉若莊被評為北京市文教先進工作者。1963年，他開始招收研究生。

1963年9月，劉若莊成為教育部委托唐敖慶教授主持下的吉林大學物質結構學術討論班成員。在為期兩年的研討中，討論班集體在唐敖慶教授指導下對配位場理論方法進行研究，對這門學科的發(fā)展做出了極其重要的貢獻，其研究成果榮獲1982年國家自然科學一等獎。

在“文化大革命”那樣極端復雜和艱苦的環(huán)境中，劉若莊仍不忘從事科學研究，在唐山大地震對北京地區(qū)強烈波及的狀況下，劉若莊完成了國內第一篇運用量子化學計算方法研究實際體系的論文，較好地解釋了砷化鎵在氧離子注人后的半導體特性。

70年代后期，劉若莊雖已過天命之年，仍勤奮工作，全身心地投人教學和科研工作。1977年被評為北京市科學技術先進工作者，1978年創(chuàng)建了為教育部正式批準的北京師范大學量子化學研究室該研究室是我國運用量子化學手段研究實際化學體系的重要基地 也是我國理論化學對外聯(lián)系的重要窗口。

1979年7月劉若莊晉升為教授。1981年成為國務院批準的首批博士生導師。在隨后的十多年間，他所涉及的研究領域主要包括：化學反應微觀機理和沿反應途徑的動態(tài)學，有機導體和半導體，氫鍵和分子間相互作用力，化合物的結構和性能以及配位場理論方法等。

劉若莊教授主要從事計算量子化學研究。他具有代表性的、在國內外有較大影響的研究工作是創(chuàng)造性地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(tài)學問題，形成了達到國際先進水平的具有特色的系統(tǒng)研究成果。

劉若莊在從事科研的同時，還指導研究生和教研室的教師進行《結構化學》的教學和量子化學的應用研究工作，而且親自給研究生講授多門課程。劉若莊的講授以追本索源，條理分明，前后呼應，富有啟發(fā)，引人人勝，注重基礎，強調運用著稱，極富特色。幾十年教學生涯中所養(yǎng)成的常教常新，常教常精的作風始終伴隨他，他的這種作風給學生留下了深刻印象并影響到下一代。1983年，科學出版社出版了劉若莊主編的《量子化學基礎》，這本教材是該領域重要的教學參考書。在教學科研之余，劉若莊還特別注意在《化學通報》、《百科知識》等雜志撰寫綜述介紹原子和分子結構、量子化學的基礎知識和發(fā)展狀況，這些通俗易懂的文章不僅促進了科學知識的普及，而且也吸引了學生對量子化學的興趣并參與到這個行列進行科學研究。與此同時，劉若莊撰文介紹交叉學科如量子生物化學、非平衡系統(tǒng)的發(fā)展簡況并闡述自己的看法，推動了這些領域的發(fā)展。

劉若莊教授現(xiàn)在不但親自指導博士研究生，而且還在多個研究領域繼續(xù)進行深入研究。

劉若莊于1984年參加中國共產黨，歷任國家科委化學學科組成員、國家自然科學基金委員會物理化學評審組評委、國家教委理科化學教學指導委員會副主任委員、中國化學會常務理事、北京化學會理事長、中國科技大學兼職教授、中同科學院感光研究所兼職研究員、世界理論有機化學件聯(lián)合會會員、墨西哥國立自治大學客座教授、《分子科學學報》副主編、《高等學�；瘜W學報》等6種期刊編委等。

劉若莊因量子藥物化學的研究榮獲全軍科技進步二等獎；因提出贗勢價軌道能量分解法用以研究重原子體系的分子間相互作用及氫鍵本質榮獲1987年國家教委科技進步二等獎；隨后因對中間體、過渡態(tài)及反應勢能剖面的理論研究取得重大成果榮獲1988年國家教委科技進步二等獎和1989年國家自然科學三等獎。