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稀土之父

2015年05月11日 14:48 来源于 《财新周刊》
徐光宪(1920-2015)物理化学家、中国科学院院士
徐光宪(1920-2015)物理化学家、中国科学院院士

文|桃之

生态学科研工作者

  中国科学院院士徐光宪最为人知的,是他在稀土萃取方面的贡献。

  在全球已知可开采的稀土矿中,中国占约36%,是稀土资源大国。但直到20世纪70年代,稀土的核心生产技术还掌握在国外少数厂商手中,中国只能向外国廉价出口稀土原料矿,再高价进口高纯度的稀土产品。以当时国内的技术,只能提原料中50%左右的铈、25%左右的镧,而剩下 25%的镨钕富集物——含有钐、铕、钆、铽、镝、钬等十多个元素——大量积压在国内一些化工厂和稀土厂,没有办法分离,也不知道怎么用。

  1972年,徐光宪所在的北京大学化学系接受了一项紧急军工任务:分离稀土元素中性质最为相近的镨和钕,要求高纯。时年52岁的徐光宪半路出家,接下了这个任务。

  当时即使在国际学界,这个问题也没有很好的解决办法。最先进的法国罗地亚厂,能用效率较高的萃取法分离其他稀土元素,但镨和钕仍要用传统的离子交换法,生产速度慢、成本高,不利于规模化生产。徐光宪带领团队做了一个大胆的决定:挑战萃取法分离镨和钕。萃取的理论并不高深,但要达到极高的纯度,需要经过上百次萃取分离,再将每次分离的成品串联起来,即“串级萃取”。他们找到了美国矿业局放弃过的一个只能获得85%纯度的推拉体系,觉得很有启发,沿着类似的思路走下去,多问几个“为什么不能”,实验再实验,将对方认为不能串级的体系修改完善,最终成功获得了99.9%的纯度。在这次研究过程中,徐光宪摸索出一个稀土串级萃取理论,还将这些基础研究发展到工艺应用方面,设计了稀土分离的全回流、三出口和一步放大工艺。这些工艺连起来就是一条萃取的“流水线”,使原本繁复的稀土生产工艺“傻瓜化”,只需在一头放入稀土原料,另一头各种高纯的稀土元素就源源涌出。

  到20世纪90年代初,我国已可以大量出口单一高纯度稀土,国际稀土价格降为原来的近四分之一。正是徐光宪的成果,将许多外国稀土生产厂家生生逼停,改写了国际稀土产业的格局。这就是震惊一时的“Chian Impact”(中国冲击)。

  转向稀土领域已不是徐光宪第一次改变研究方向,此前,他从量子化学到配位化学,再到核燃料化学,直到最后的稀土化学,经历四次转向。在他看来,“国家需要是第一位的理由”。这一朴素感情与徐光宪的人生经历大有关系。

  徐光宪1920年出生在浙江绍兴一个还算殷实的家庭中。后来父亲早逝,家道中落,年少流离。他一直记着母亲“家有良田千顷,不如一技在身”的训诫,即便在战争中,也未放弃过争取学习的机会。1940年,他考入交通大学化学系,次年1月被母校聘为化学系助教;1946年,考取“自费公派”留美的名额,主修量子化学,仅两年半就获得哥伦比亚大学理学博士学位;前后当选美国PhiLamdaUpsilon荣誉化学会会员和SigmaXi荣誉科学会会员,科研前途不可限量。

  上世纪50年代初朝鲜战争爆发,美国颁布法案,以限制中国留学学生归国。徐光宪与妻子高小霞商量,“科学没有国界,但科学家有自己的祖国”。1951年4月15日,徐光宪夫妇以探亲名义获得签证,在法案生效前登船归国。他们双双来到北大化学系执教,逾半个世纪。其间,他编写了赫赫有名的《物质结构》一书。此书获得国家优秀教材特等奖,20多年间是该课程全国惟一的统编教材,影响了几代人。后因国家需要,他变更研究方向,还曾致力于络合物化学、核燃料萃取等方面的研究,均取得杰出成就。

  提及一生最大的成就,他认为,“就是在我所在的几个不同领域中培养的接班人,他们的一些学术成就都超过了我,我觉得一代肯定比一代好。”他于教学领域也致力良多,将课堂延伸到办公室与家中,常与学生讨论问题到深夜。2005年,他拿出多年积蓄在北大设立“霞光奖学金”,帮助北大的贫寒学子。

  2008年,徐光宪被授予年度国家最高科学技术奖。在颁奖典礼上,他十分谦虚甚至略带不安地说,“北大有许多优秀的学生,我获奖的工作都是我的学生和研究团队完成的,我只是这个集体的代表。”

  2015年4月28日,徐光宪逝世,享年95岁。他的门生、同为中科院院士的严纯华等人,想了一宿,终于想到了一句简单极致的话来概括老师的一生:“先生是一个好人。”

版面编辑:王影
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