1902年（清光緒二十八年）9月20日，吳學(xué)周出生于江西省萍鄉(xiāng)縣一個(gè)教書(shū)先生家中，祖父是清朝舉人，父親以教私塾為業(yè)，崇尚新學(xué)，思想開(kāi)明，勤奮好學(xué)，1909年專(zhuān)門(mén)到萍鄉(xiāng)師范學(xué)校改學(xué)新學(xué)。吳學(xué)周自幼受著良好的家庭教育，特別是他父親對(duì)他啟蒙影響很大。

1916年（民國(guó)五年），吳學(xué)周考入萍鄉(xiāng)縣立中學(xué)，接受較系統(tǒng)的自然科學(xué)教育，他對(duì)數(shù)理化有濃厚的興趣。

1920年（民國(guó)九年），考取南京高等師范學(xué)校（后改為東南大學(xué)，即現(xiàn)在的南京大學(xué)），學(xué)習(xí)化學(xué)。

1924年（民國(guó)十三年），以?xún)?yōu)異成績(jī)畢業(yè)于東南大學(xué)化學(xué)系，經(jīng)張子高教授推薦留在化學(xué)系任助教。

1927年（民國(guó)十六年），經(jīng)吳有訓(xùn)教授介紹，曾在江西省立南昌中學(xué)高中部任教半年，然后回東南大學(xué)繼續(xù)任化學(xué)系助教。又經(jīng)吳有訓(xùn)教授推薦，參加江西省教育廳公費(fèi)留學(xué)生考試，以全省總分第一名的成績(jī)考取公費(fèi)留美學(xué)習(xí)的資格。

1928年（民國(guó)十六年），吳學(xué)周來(lái)到美國(guó)加州理工學(xué)院攻讀博士學(xué)位，專(zhuān)業(yè)為物理化學(xué)。

1931年（民國(guó)二十年）夏，被授予博士學(xué)位。同年在《美國(guó)化學(xué)會(huì)會(huì)志》（Journal of the American C hemical Society）上發(fā)表了兩篇論文《HCl溶液中四價(jià)銥還原成三價(jià)銥的還原電位》(Redu ction Potential of Quadrivalent to Trivalent Iridium in Hydrochloric Acid Soluti on)和《銥的電位測(cè)定》(Potentiometric Determination of Iridium)。

1932年（民國(guó)二十一年），赴德國(guó)達(dá)姆斯塔特高等工業(yè)學(xué)校從事光譜學(xué)研究。

1933年（民國(guó)二十二年）夏，應(yīng)中央研究院化學(xué)研究所所長(zhǎng)邀請(qǐng)，吳學(xué)周回國(guó)擔(dān)任化學(xué)所的專(zhuān)任研究員?

1938年（民國(guó)二十七年）夏，中央研究院蔡元培院長(zhǎng)委任他為代理所長(zhǎng)，主持籌建科學(xué)實(shí)驗(yàn)館。

1948年（民國(guó)三十七年），選聘為中央研究院院士，中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所研究員、名譽(yù)所長(zhǎng)，環(huán)境化學(xué)研究所所長(zhǎng)。

1949年7月，他參加了中華全國(guó)第一次自然科學(xué)工作者代表大會(huì)籌備委員東北參觀團(tuán)。

1950年，應(yīng)中國(guó)科學(xué)院郭沫若院長(zhǎng)電邀來(lái)京，與嚴(yán)濟(jì)慈、武衡等一起去東北組建科學(xué)院東北分院。

1958年，創(chuàng)辦了長(zhǎng)春化學(xué)學(xué)院和附設(shè)的化學(xué)學(xué)校與技工學(xué)校。

1959年，在他的積極倡導(dǎo)下長(zhǎng)春應(yīng)化所建立了中國(guó)第一個(gè)光譜實(shí)驗(yàn)室。

1978年，吳學(xué)周以分子光譜專(zhuān)家的身份冷靜分析了中國(guó)在這個(gè)領(lǐng)域的狀況，注意到進(jìn)口光譜儀器很多，但分子光譜研究的論文卻寥若星晨，有學(xué)術(shù)創(chuàng)見(jiàn)的論文則更少，存在著忽視理論和基礎(chǔ)研究的傾向。

1980年，他受中國(guó)化學(xué)會(huì)的委托，舉辦了全國(guó)分子光譜學(xué)習(xí)班，探討了分子光譜簡(jiǎn)正坐標(biāo)計(jì)算的新方法，以及電子計(jì)算機(jī)在分子光譜上應(yīng)用等新技術(shù)，推動(dòng)了中國(guó)分子光譜學(xué)的發(fā)展和應(yīng)用。

1981年，當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院第四屆學(xué)部委員（院士）。

1983年10月31日零時(shí)20分，吳學(xué)周逝世。

吳學(xué)周是中國(guó)最早把光譜數(shù)據(jù)應(yīng)用于分子常數(shù)和熱力學(xué)函數(shù)計(jì)算的光譜學(xué)者。氰酸、氰酸酯、異氰酸酯和鹵化氰分子的解離能的確定；HCN，CICN，BrCN，ICN，C2N2和C2H2等分子在298K的熵值計(jì)算，對(duì)光譜研究均具有指導(dǎo)意義。他在開(kāi)展光譜基礎(chǔ)研究的同時(shí)，就注意了這門(mén)學(xué)科在物理化學(xué)研究中的應(yīng)用。他在硫氰酸酯和異硫氰酸酯的吸收光譜考察中，基于每個(gè)分子具有兩個(gè)連續(xù)吸收區(qū)而求出兩種解離能，并認(rèn)為解離成烷基或芳基，硫氰酸基或異硫氰酸基，是初始光化學(xué)過(guò)程。在裝備了紅外光譜儀以后，他又開(kāi)展了紅外與紫外在化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用。開(kāi)創(chuàng)了中國(guó)多原子分子光譜研究的新局面。有些工作是對(duì)國(guó)際化學(xué)界的貢獻(xiàn)。

早年從事多原子分子的紫外、遠(yuǎn)紅外光譜研究，發(fā)現(xiàn)了一些新的光譜帶系，闡明了若干典型的重要多原子分子的結(jié)構(gòu)和化學(xué)反應(yīng)機(jī)理。親自領(lǐng)導(dǎo)核燃料前、后處理中的化學(xué)問(wèn)題的研究；開(kāi)展超純分析和痕量分析，以及后來(lái)的環(huán)保分析；主持光譜、波譜、結(jié)構(gòu)化學(xué)研究工作；晚年組建了激光化學(xué)研究室并應(yīng)用光譜法研究生物活性物質(zhì)的氧化機(jī)理。

1933年回國(guó)后，潛心于直線型、高度對(duì)稱(chēng)的多原子分子乙炔、聯(lián)炔、雙氰等近紫外線吸收光譜的研究，取得重要成果。在雙氰分子吸收光譜中，發(fā)現(xiàn)一個(gè)新的光譜帶系，把多原子分子的近紫外吸收光譜學(xué)向前推進(jìn)了一步。在美國(guó)的《化學(xué)物理》和德國(guó)的《物理化學(xué)》等學(xué)術(shù)權(quán)威雜志上，陸續(xù)發(fā)表《丁二炔的紫外吸收帶》、《氰酸和某些異氰酸酯的吸收光譜和解離能》、《乙氰分子的基頻》等十余篇論文，開(kāi)創(chuàng)了中國(guó)多原子分子光譜研究的新局面。

1959年長(zhǎng)春應(yīng)化所建立了中國(guó)第一個(gè)光譜實(shí)驗(yàn)室，60年代已經(jīng)發(fā)展成為中國(guó)超純分析基地。同時(shí)他還領(lǐng)導(dǎo)應(yīng)化所不斷擴(kuò)展新的學(xué)科，開(kāi)辟了原子能化學(xué)，低聚物化學(xué)，定向聚合，高分子物理等學(xué)科，在國(guó)內(nèi)首次分離出15個(gè)純稀土氧化物，完成了核燃料后處理萃取新流圖，制備了純硅半導(dǎo)體，為中國(guó)確定了第一個(gè)自行研究與工業(yè)生產(chǎn)通用合成橡膠的鎳系列順丁橡膠。在他的努力下，長(zhǎng)春應(yīng)化所成為一個(gè)擁有22個(gè)研究室的大型研究所。該所在有關(guān)單位協(xié)助下，成功地制造了國(guó)內(nèi)第一臺(tái)激光拉曼光譜儀，為國(guó)家填補(bǔ)了一項(xiàng)空白，還建立了激光同位素分離室，取得了重大的科研成果，多次受到國(guó)家的嘉獎(jiǎng)。

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1978年國(guó)家恢復(fù)研究生制度后，應(yīng)化所每年招收幾十名研究生，在1980年招收了三名研究生。吳學(xué)周親自為他們查找文獻(xiàn)、選定課題，還選送了十幾名研究生出國(guó)深造，為增強(qiáng)科研后勁。

1933年回國(guó)，任中央研究院化學(xué)研究所研究員、所長(zhǎng)。

1939年開(kāi)始，吳學(xué)周曾10次被選為中國(guó)化學(xué)會(huì)理事或常務(wù)理事，并擔(dān)任過(guò)該會(huì)物理化學(xué)委員會(huì)主任委員。

1954年至1983年，任長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所所長(zhǎng)、名譽(yù)所長(zhǎng)。

1956—1983年，任九三學(xué)社中央委員會(huì)常務(wù)委員。曾任吉林省政協(xié)副主席，省人大常委會(huì)副主任，全國(guó)政協(xié)委員，全國(guó)人大第二、三、五、六屆代表。

1957年，被任命為國(guó)務(wù)院科學(xué)規(guī)劃委員會(huì)化工專(zhuān)業(yè)組副組長(zhǎng)。

1978年，由國(guó)家科委聘為化學(xué)組成員。

1979年，兼任中國(guó)科學(xué)院環(huán)境化學(xué)研究所所長(zhǎng)。

1980年，任中國(guó)科學(xué)院環(huán)境委員會(huì)副主任，同年又當(dāng)選為吉林省科協(xié)主席、擔(dān)任過(guò)《中國(guó)大百科全書(shū)·環(huán)境科學(xué)卷》主編，《分析化學(xué)》、《應(yīng)用化學(xué)》和《應(yīng)化集刊》等出版物的主編。

我們永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)吳老的科學(xué)思想、創(chuàng)新精神 和崇高品質(zhì)；永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)他對(duì)祖國(guó)、對(duì)人民、對(duì)科學(xué)的無(wú)限熱愛(ài)和忠誠(chéng)；永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)他偉大的奮斗和獻(xiàn)身精神。（中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所所長(zhǎng)王利祥評(píng)）

吳學(xué)周院士把畢生精力無(wú)私的獻(xiàn)給祖國(guó)的科學(xué)事業(yè)，為建立中的光譜研究基地和中國(guó)化學(xué)事業(yè)發(fā)展傾注了全部心血。（新華網(wǎng)評(píng)）

吳教授早期在分子光譜方面的杰出工作，在某些方面至今還為人們所引用，他在應(yīng)用化學(xué)方面的后期工作，包括長(zhǎng)春應(yīng)化所的建立，將成為他事業(yè)的豐碑�！保ㄖZ貝爾獎(jiǎng)獲得者、加拿大著名科學(xué)家赫爾茲伯格教授評(píng)）

2002年10月中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所成立了“吳學(xué)周獎(jiǎng)”，以紀(jì)念長(zhǎng)春應(yīng)化所老所長(zhǎng)，中國(guó)著名物理化學(xué)家吳學(xué)周院士。

2008年9月23 日，隆重舉行了吳學(xué)周先生雕像落成揭幕儀式。