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创新人物:从放牛娃到纳米科学家的洪茂椿
 
慧聪网   2005年9月15日15时3分   信息来源:科学时报    

  那一年,北京的几位专家赴福建考察。随车陪同的,是中科院福建物质结构研究所的洪茂椿研究员——一位当时在福建尚属“凤毛麟角”的国家杰出青年科学基金获得者。

    路过莆田市西郊,洪茂椿忽然指着车窗外的一座山道:“喏,那是我小时候放牛的地方!”

    他无意间把“放牛的地方”当作景点介绍,只是兴之所至脱口而出。但也许“劳其筋骨,饿其体肤”的儿时经历,恰是成大器者必不可少的早期厉炼,反刍之下别有况味。及至后来当选为中国科学院院士,洪茂椿仍不讳言自己曾是个“放牛娃”。

    近年来,洪茂椿在科技界的声誉和影响越来越大,与之相关的一个话题也变得越来越吸引人:当年的放牛娃如何“演绎”成了科学家?

  考研前后

    少年时代的洪茂椿“两起两落”,身不由己地走了一段“M”字形的求学之路:小学毕业后辍学放牛;中学毕业后回乡务农。所幸的是在他上了福州大学后,这种起落终于划上句号。

    1977年,我国研究生教育重新恢复招生工作,洪茂椿追求进一步深造的强烈欲望油然而生。长期以来一直关心着他的老师及亲人,特别是他的化学启蒙老师陈清玲等,都极力主张他报考卢嘉锡教授的研究生。

    洪茂椿只有几个月的时间温书迎考,而此时他才念完大三上学期,专业课程即“物理化学”才学了一半;报考卢嘉锡教授的研究生,有一门必不可少的考试科目叫“结构化学”,他压根儿就没学过。需要复习和自修的全部课程共有12门之多,压力与困难之大超乎想象。

    那一段温书迎考的日子是怎么打拼过来的,洪茂椿只约略记得:后半本《物理化学》主要靠自己没命地“啃”,《结构化学》则得益于黄金陵等老师的辅导……
 
    “尘埃落定”之际,洪茂椿抑制不住内心的兴奋,在考场、也是他日后学习和研究的地方——中科院福建物质结构研究所,与几位即将成为师兄弟的考生四处浏览起来。

    “哪位是洪茂椿?”一位姑娘笑吟吟地突然出现在面前,她是卢嘉锡先生的小女儿紫莼,“老爸让我带你去见他哩!” 二十多年后,洪茂椿在纪念文章中回忆起当时恩师的一番教诲:“他详细地询问了我的学习和家庭情况,叮嘱我说:‘你是农村来的孩子,一定要珍惜这来之不易的机会,目前我国的科学和教育事业与发达国家相比还存在比较大的差距,希望寄托在你们年轻人的身上。’”当年福建物构所招收的研究生共有5名,未满25岁的洪茂椿是最年轻的,也是卢嘉锡先生唯一点名约见的学生,可见导师对他寄有厚望。

  “卢门弟子”

    1978年,卢嘉锡先生在国内首先倡导开展过渡金属原子簇化合物研究,同时为他领导下的福建物构所确定了一个旨在赶超国际先进水平的科研方向。

    此时卢嘉锡先生已逾花甲之年,却依然精力充沛,坚持每周为研究生上课。洪茂椿发现,先生讲课富有哲理性和启发性,“不仅向我们传授了专业知识,更重要的是坚定了我对结构化学科研事业的选择和热爱”。

    1981年5月,卢嘉锡当选为中国科学院院长,在这个意义上,洪茂椿和他的几位研究生同窗,无疑成为卢嘉锡的“关门弟子”。

    这一年,洪茂椿研究生毕业,随即留在福建物构所工作,主要从事固氮酶化学模拟的谱学研究,并参与卢嘉锡主持的有关过渡金属原子簇化学的重大科研项目,后来还为英文版学术专著《过渡金属簇合物的新进展》撰写了一章书稿。

    读研期间以及工作以后,洪茂椿在事业上的发展,一直得到物构所领导和长辈专家的支持和帮助。2003年,洪茂椿当选为中科院院士之际,吴新涛院士还把他珍藏多年的恩师卢嘉锡的亲笔题词转送给了洪茂椿,题词是——

    香花争吐艳,硕果苦奇寒,岂为根不深、枝欠壮?
    劲草傲疾风,险峰迎闯将,竞相立壮志、树雄心。

    “这原是文革后卢先生有感而发写的一首短诗,作为题词,它表达了卢先生对学生们的殷切期望和勉励。”吴新涛如是说。

  “团簇之王”

    1985年底,洪茂椿获得公派出国的机会,赴美国进修两年。

    卢嘉锡身为我国过渡金属原子簇化学研究的倡导者,事先就为洪茂椿精心筹划,把目标“锁定”当时处在团簇化学国际前沿的华裔科学家张文卿教授工作的美国伊利诺伊大学化学系,并在洪茂椿临行前一再叮嘱:“现在,我们的一些实验技术和手段落后了,到国外后你一定要把有用的本领学到手、掌握住。”

    洪茂椿不负恩师嘱托,在张文卿的指导下学到了许多新的知识和实验技术。同时,他从当时引起国际轰动的关于碳60的重大发现中得到启发,这对他开展金属团簇研究很有帮助。

    进修期间,洪茂椿始终琢磨一个问题:碳60能给团簇研究提供什么样的借鉴?作为组成单元的碳原子个头并不大,但构成碳60后整体块头却比同等数量原子组成的簇合物大得多。由此可见,碳60的“大”,在于它形成了特定的空心结构。

    俗话说“大有看头”,团簇做大了才有看头!过去在国内搞金属簇合物研究,以所含金属为“核”,从两核发展到三核乃至更多核,其重要目的之一,就是在不断“做大”中探索物质的结构奥秘和性能规律。

    洪茂椿脑海里迸发出一道耀眼的闪电——“模拟碳60构架把金属簇合物做大!”

    簇合物一旦形成“空心”结构,加上“金属配位化合物”这个组成单元上的优势,“小鱼丸”没准就变成了“大鱼丸”——洪茂椿不知怎么就想起福州的鱼丸来了!

    借助福建物构所开展化学模拟生物固氮和过渡金属原子簇合物研究中所形成的化学自组装设计合成的方法,洪茂椿经过反复实验和探索,终于获得了在当时堪称“金属团簇之王”的高聚物。

    1987年间,洪茂椿以第二作者的身份(国外导师为第一作者),在《德国应用化学》上发表了相关研究成果,这也是福建物构所有史以来在国际核心刊物发表的第一篇高端论文。

    这是团簇研究中的一次创新性突破,在伊利诺伊大学的工作结束之前,芝加哥大学的一位教授很想招洪茂椿到自己身边读博士,但经征求卢嘉锡先生的意见,老人家没有点头,而是希望他早日回国。其中原委,正如后来吴新涛所评价的那样,洪茂椿在美进修的那段经历“在实质上就是优秀博士后工作”。

  纳米之光

    洪茂椿有意识地进入纳米领域,是在20世纪90年代后期。但在国外做出“金属团簇之王”的时候,他实际上已逼近纳米王国的门槛。为了实现这一跨越,他“十年磨一剑”。

    回国以后,洪茂椿就着手立题研究金属团簇。开题之初,他仅从福建省争取到3万元的启动资金。急需的进口设备买不起,只能自己设计和组装,也无力购买进口原料。后来,在得到国家杰出青年科学基金的资助后,研究工作渐有起色。

    直至1994年评上研究员,洪茂椿才要到一名研究生当助手,承担了结构化学国家重点实验室的建设任务。

    收集晶体的大小、强度等几万个数据,在使用先进设备的国外只需要几个小时,而洪茂椿和他的同事当时使用的是单晶衍射仪,需要24小时值班,甚至整个星期都在实验室里度过。

    洪茂椿提出了在笼、管、线三种构型上开展纳米团簇研究的实验方案,并抓住有利时机,积极发展自己的团队,在获得充足经费投入后组织全面攻关和冲刺。

    那年夏天,洪茂椿的一名女弟子经过反复试验,终于合成出首例纳米尺寸的笼状金属簇合物,可培养出单晶后,却怎么也检测不出其空间原子的排布位置。花了一年多的心血仍未见成功,这个要强的女孩子再也控制不住自己,眼泪扑簌簌地往下掉。

    洪茂椿真诚地安慰自己的学生。他决不轻易放弃科研上任何有希望的苗头。把簇合物做到纳米尺寸不容易,何况出了单晶!即便这项工作最终功亏一篑,他也要彻底弄个明白。经过反复分析,他推测问题可能与测试的仪器功率太小有关。

    洪茂椿带上晶体来到香港理工大学。当时正值国庆节之夜,他顾不上观赏维多利亚港璀璨的灯火,一头钻进实验室。在香港呆了一个月,经过六七次反复检测,终于获得了关键的两个数据。

    1999年底,课题组研制出了世界上最大的纳米笼,也是当时国际上已测定单晶结构的金属纳米笼对称性最高的一个。

    紧接着,他们成功研制出无机—有机纳米管,并以特定方式串成了首例结构有序的金属—有机纳米管阵列,还将不同的团簇活化制备出各种金属纳米线。与此同时,他们与合作者研制出了具有半导体性能的新型系列高聚物。

    当洪茂椿与吴新涛共同主持完成的相关科研项目荣获2002年国家自然科学奖二等奖的喜讯传来,人们为之感到振奋和自豪。

    纳米科技的发展,在很大程度上得益于各领域专家的推进,洪茂椿是一位立足本领域的“推进者”,一位团簇化学领域的纳米科学家。

  不是尾声

    在洪茂椿的履历表上记录着这样的业绩——

    1986年以来,他作为第一完成人或主要参加者,先后获得8项自然科学奖。1988年以来,他在国内外发表的学术论文达200多篇,其中,51篇发表在国际“高影响因子”期刊上。

    2004年8月,福建省在实施项目带动战略中,推出了牵动全局并由政府给予高额度资助的本省第一批科技重大专项,首当其冲的就是以洪茂椿为首席专家的“新材料与器件”专项,实施过程中可望实现数亿元产值,并将从源头上带动产值几十个亿的相关产业的发展。

    2004年,洪茂椿作为通讯作者的有关学术论文连续两次入选世界“十大化学热门文献”;他的课题组在德国《应用化学》上发表的高端论文,成为福建物构所2004年度5篇标志性论文的“领头羊”……

    根据2004年底在香港举行的有关国际学术会议决定,第六届国际华人无机化学会议秘书长将由洪茂椿担任。

    自2000年以来,福建物构所在洪茂椿的带领下,按照中科院知识创新工程的规范和要求,成功地进行了科技目标凝练和体制上的一系列改革与创新,几年来科研成绩一路飙升。

    作为一所之长,洪茂椿“处心积虑”地网罗和稳住优秀科技人才,却不料自己成了“争夺”对象。国内有单位向他许以高额年薪待遇,外加十分优越的科研条件,但他婉言谢绝了。这位朴实的科学家,一直恪守“滴水之恩,涌泉相报”的理念。

    他坦言:“我是喝着福建家乡的水长大的,是中科院把我培养起来的,怎能为了一个‘钱’字说走就走呢!”
 

 
作者:杨钊良 
 
 
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