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    上海时时乐前一后一走势图:来看中国手中这张 “王牌”!| 北大,稀土研究的大本营

    上海时时乐基本走势图 www.ydrq.net 2019-6-27 15:57| 发布者: 风陵夜渡| 查看: 908| 评论: 2

    摘要: 在中美贸易摩擦中有着现代工业“维生素”之称的稀土聚集了社会各界的关注。我国的稀土产业在资源、采掘冶炼分离与应用上都在国际上处于优势地位,称得上是一张“王牌”。有人认为,稀土产业足以成为中国对美反制的重 ...

    在中美贸易摩擦中有着现代工业“维生素”之称的稀土聚集了社会各界的关注。我国的稀土产业在资源、采掘冶炼分离与应用上都在国际上处于优势地位,称得上是一张“王牌”。有人认为,稀土产业足以成为中国对美反制的重要筹码,那么,这张王牌是如何炼就的?这一切还要从“中国稀土之父”徐光宪先生在北大的稀土研究讲起

    中国冲击 稀土之父

    电视上看到的红色来自铕和钇,相机镜头里含有镧,手机中含有钕……这些“金字旁”的元素被称为稀土,共有17种,在航空、航天、电子信息、钢铁、机械制造、石油化工等行业扮演着非常重要的角色。

    我国是稀土资源大国,但是在多年以前,开发利用稀土的生产技术,始终掌握在国外少数厂商手里。稀土拥有资源量丰富的中国,只能以低廉的价格出口稀土矿,再用高价进口稀土产品。


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    1980年,徐光宪参加全国稀土化学与萃取学术研讨会

    1972年,徐光宪进入北大化学系无机化学教研室工作,紧接着,北大化学系就接到国防科工委下达的分离稀土元素镨钕的军工任务。镨钕是一对孪生物,犹如孪生兄弟一样,化学性质几乎一致,分离非常困难,而这项艰巨的任务,就被分派给了徐光宪。多番思量后,徐光宪决定放弃国际上流行的离子交换法和分级结晶法,以特有的学术敏感性,选择萃取法来完成分离。采用了独特的“推拉体系”,使本身难以分离的镨钕具有高达4的分离系数,远远超过了国际同行。


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    20世纪80年代,徐光宪与学生们在一起讨论工作

    徐光宪不满足于这些。在既有工作的基础上,他设计出一种新的回流串级萃取工艺。一排排萃取箱,像流水线一样连接起来,一端放入原料,另一端的不同出口就会源源不断地输出各种高纯度的稀土元素。原来那种耗时长、产量低、分离系数低、无法连续生产的工艺被彻底抛弃了。正是因为这一贡献,徐光宪先生被人们尊称为“中国稀土之父”。到上世纪90年代初,由于我国单一高纯度稀土大量出口,国际稀土价格降为原来近四分之一,美国、日本、法国等国家长期霸占世界市场的稀土垄断企业,不得不减产、停产、破产,或寻求同中国人进行技术合作,他们把这称为“China Impact”(中国冲击)。


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    1950-2000年全球稀土元素产量 (1 kt=106 kg)变化图

    截至2018年,全球已探明稀土储量1.2亿吨,我国有4400万吨,占比38%;2018年全球稀土矿产品产量约19.5万吨,中国产量约12万吨,占62%;全球稀土冶炼分离产量约为14.6万吨。其中中国产量12.5万吨,约占86%。从受制于人,到领先全球,我国稀土产业在全球产业链中有着举足轻重的地位。

    这一切,徐光宪先生居功至伟。“我愿意一辈子搞稀土,把咱们宝贵的资源利用得更好”,徐先生获得国家最高科学技术奖时感慨,“稀土紧紧连着我和祖国”。

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    徐光宪荣获2008年度国家最高科学技术奖


    心系祖国 大师风范

    徐光宪先生,1920年11月出生于浙江绍兴,1944年毕业于上海交通大学化学系,获理学学士学位。1948年,徐光宪进入哥伦比亚大学学习,先后获得硕士和博士学位。1951年,徐光宪和只差一年,拿到博士学位的妻子高小霞,一同回到祖国。他们乘坐的是美国禁止中国留学生归国法案正式生效前驶往中国的倒数第三班游轮,可以说是赶上了“末班车”。

    徐先生夫妇回国之后,就同时进入北京大学化学系,从事科研和教学工作。多年以后,两人同时在稀土基础与应用研究领域取得研究成果:徐光宪在稀土萃取分离化学、稀土配位化学研究方面做出重要贡献,而高小霞亦开拓了稀土元素的电分析化学研究领域。到1980年时,两人同时当选为中科院化学部的学部委员(院士)。


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    徐光宪夫妇在实验室

    在北大执教逾六十载,徐光宪说最令自己感到幸福的是北大有一批聪明勤奋的好学生,而令他自豪和骄傲的是他发掘和培养了这批好学生,为国选才,薪火相传。徐光宪先生在北大领衔建设稀土材料化学及应用国家重点实验室,培养了一代又一代杰出的稀土研究者,黎乐民、黄春辉、高松、严纯华,徐先生的门下先后培养出四位院士。


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    季羡林先生给徐光宪夫妇的赠言

    中国稀土工业竞争力的增强,也带来了新的问题。一些发达国家用低廉的价格购买中国的稀土用作储备。面对宝贵的稀土廉价出口,面对不可再生的稀土资源大量流失,徐光宪心急如焚。2005年至2006年,他两次上书国务院,呼吁?;の夜诿晒虐自贫醪┑厍?/strong>宝贵的稀土资源免受放射性污染。2009年,徐光宪在香山科学会议上提出要用10亿美元外汇储备建立稀土和钍的战略储备,控制生产和冶炼总量,并建议重点支持几家企业主导产业发展,推动稀土产业走上健康有序发展之路。

    从稀土研究人才的培养,到国家稀土产业的整体战略,徐光宪先生可谓鞠躬尽瘁?!拔矣邢⊥燎榻?,永远解不开”。


    孜孜不倦 几代学人

    1986年,北京大学稀土化学研究中心成立,徐光宪先生出任中心主任;1989年国家批准建设稀土材料化学及应用国家重点实验室;1993年,实验室通过验收开始开放运行。

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    1986年,稀土研究中心成立时师生合影

    在实验室筹建期间,徐光宪担任了“八五”期间攀登计划,“稀土科学基础研究”首席科学家项目,取得了丰硕的成果。在SCI收录期刊上发表264篇论文,出版了《稀土》等多本专著,获得了多个重磅奖项,包括国家教委科技进步奖一等奖、何梁何利科学与技术进步奖等等。通过项目研究,还建立了一支水平高、组织适宜、梯队合理、学科交叉的研究队伍。稀土材料化学及应用国家重点实验室现任主任,也在兰州大学服务的严纯华院士称自己为稀土的第三代研究者,“在徐光宪、李标国、吴瑾光、黄春辉、黎乐民等老一辈稀土科学家的无私帮助和精神感召下,我们的研究团队为了共同的目标走到了一起”。

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    第一代与第二代稀土研究者(左起:陈敏伯、吴瑾光、黄春辉、徐光宪、黎乐民、李标国、金天柱)

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    第一代、第二代和第三代稀土研究者(前排左起徐光宪、严纯华、李标国,后排左起廖春生、高松)

    在成长为稀土研究方面的国际领军者之后,徐光宪先生培养的这支团队继续在稀土研究的前沿领域不懈探索:黎乐民院士在稀土理论化学方面、黄春辉院士在材料器件方面、高松院士在稀土分子磁性方面、严纯华院士在稀土分离技术方面都做出了杰出的工作

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    黎乐民院士,主要研究包括密度泛函理论及相关计算方法、大体系的理论计算方法、含重元素化合物的理论研究:相对论效应的化学效果、镧系化合物的电子结构与稳定性规律。研究成果“应用量子化学-成键规律和稀土化合物的电子结构”获得1987年国家自然科学奖二等奖。1991年当选为中国科学院学部委员(院士)

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    黄春辉院士,主要研究领域是稀土配位化学和分子基功能膜材料。前者内容涉及到稀土元素的萃取分离、稀土配合物的分子设计、 合成、结构及性质研究,特别是稀土配合物的光致发光及电致发光性质的研究。在分子基功能材料的研究中,将二阶非线性光学材料 分子设计的原理引入到光电转化材料的设计中,发现了两者在构效关系上的相关性,开发了一类新的光电转化材料。曾获国家自然科学二等奖、三等奖各1项、国家教委科技进步二等奖2项。2001年当选为中国科学院院士。

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    高松院士,磁性配位高分子的设计,合成,结构与磁性;高核分子的结构与磁性,纳米金属团簇的化学制备及磁性;多孔和有机-无机杂化分子固体材料的晶体工程与性质;多功能性分子材料的设计,合成和多功能性质间的相互作用。研究成果“磁性金属配合物的设计、结构与性质”获2006年国家自然科学奖二等奖。研究成果“稀土纳米功能材料的可控合成、组装及构效关系研究”获2010年国家自然科学奖二等奖。2007年当选为中国科学院院士。

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    严纯华院士,主要从事稀土分离理论、应用及稀土功能材料研究。发展了“串级萃取理论”及稀土分离流程的最优化设计方法,实现了高纯重稀土的大规模工业生产;提出了“联动萃取工艺”的设计和控制方法。建立了稀土纳米晶的可控制备方法,系统研究了稀土纳米晶发光、催化等基本性质,开展了稀土纳米晶材料的生物影像和生物催化技术研究。研究成果“磁性金属配合物的设计、结构与性质”获2006年国家自然科学奖二等奖。研究成果“稀土纳米功能材料的可控合成、组装及构效关系研究”获2011年国家自然科学奖二等奖。2011年当选为中国科学院院士。


    2017年,科技部批准组建6大国家研究中心,主要面向世界科技前沿,面向经济主战场,面向国家重大需求。徐光宪先生创建的稀土材料化学及应用国家重点实验室被纳入到了全国六个国家研究中心之一——北京分子科学国家研究中心。徐先生一直以来秉承的“立足基础研究,面向重大需求,注重学科交叉”的科研理念也得到了最好地兑现。

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    稀土材料化学及应用国家重点实验室成为北京分子科学国家研究中心无机与稀土化学研究部


    实力决定底气,科学传承精神

    稀土是北大为国家打造的一张“王牌”,同时也成了北大化学自己的一块招牌。自徐光宪先生创立稀土研究以来,北大化学,尤其是北大无机化学,一直以稀土做为一个特色研究领域,在国内外享有盛誉。北京大学化学与分子工程学院无机所所长李彦老师介绍,目前无机化学所的10多个课题组所做的工作都与稀土息息相关,即便是碳纳米管、石墨烯等方向也用到稀土。

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    在人才引进、科研梯队建设上,北大化学也格外看重稀土。2017年在麻省理工学院做博士后的黄闻亮回到北大做特聘研究员,加入稀土材料化学与应用国家重点实验室。李彦老师笑谈当时她在MIT做宣讲,看到有稀土材料背景的黄闻亮就直接抓住没放。

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    黄闻亮(右一)和课题组成员

    黄闻亮老师2008年从北大元培学院毕业,到美国加州大学洛杉矶分校攻读博士,开始从事稀土领域的相关研究,成为北大第四代稀土研究者之一?;氐奖贝?,黄闻亮老师把自己研究重点放在了稀土和锕系元素的配位化学和金属有机化学上。他把化学研究比喻成一只雄鹰,基础研究就是牢牢抓紧的鹰爪,材料方向和医学方向,则是展开的两翼?;评鲜δ壳罢谧龅囊幌罟ぷ?,就是利用稀土的特性,做出一种副作用更小的新的造影剂。

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    黄闻亮老师的主要研究方向

    与稀土是现代工业的“维生素”类似,稀土研究也是北大化学的“维生素”。由于稀土丰富多彩的性质,使得北大化学的物理化学、分析化学有机化学、应用化学等多个学科领域都会涉及稀土研究。

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    黄春辉院士团队开展的稀土配合物发光材料研究工作

    稀土,无疑是北大化学产出成果中的高频词汇。新一代显示照明技术、能源与催化、生物医学成像、量子信息材料……都是目前北大稀土研究正在开展的工作,也是未来稀土研究的发展方向。北京大学化学与分子工程学院教授、华南理工大学校长高松院士介绍稀土研究的未来发展方向,主要是三个方面的应用,同时还要在基础前沿领域有所突破。“功能材料、生物医学、化学催化是稀土未来应用的三个方面,对于单个的稀土原子、单个分子的研究则是更为基础、前沿的领域,理解单个稀土分子、单个原子与环境或者表面的作用机制也有助于做好稀土应用的研究”。

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    高松院士(左一)与荣获2008年度国家最高科学技术奖的徐光宪先生合影

    从徐光宪先生开始,北大化学就一直是国内稀土研究的领军者。在新的时代,北大化学也将继续书写好稀土研究这篇北大传奇。严纯华院士说,稀土研究在北大一直以来传承的是一种科学文化。“以徐光宪先生为代表的那些开拓者们坚持自己的耕耘方向,同时鼓励年轻人开拓自己的领域,也就有了北大稀土研究一系列的发展。这种科学文化的传承恰恰最具有北大的特征”。

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    严纯华院士(左一)与徐光宪先生(中)在北大稀土材料化学及应用国家重点实验室工作


    信息来源:北京大学新闻中心、化学与分子工程学院、受访者

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