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忻新泉
來源:互聯(lián)網(wǎng)

忻新泉,1935年1月29日出生,無機(jī)化學(xué)家與化學(xué)教育家。他領(lǐng)導(dǎo)的課題組建立了固相配位化學(xué)反應(yīng)研究的新領(lǐng)域,與他的合作者們一起開拓了含硫原子簇化合物的三階非線性光學(xué)性研究。此外,他為中國計(jì)算機(jī)化學(xué)的科研、教學(xué)發(fā)展起了帶動(dòng)作用,是開展計(jì)算機(jī)輔助化學(xué)教學(xué)的發(fā)起人之一。

人物生平

忻新泉1953年考入南京大學(xué),就讀化學(xué)系,成績優(yōu)秀。1956年被戴安邦教授選派到復(fù)旦大學(xué)學(xué)習(xí)無機(jī)化學(xué)絡(luò)合物課程,為南大建立無機(jī)化學(xué)專業(yè)作準(zhǔn)備。次年返校,開設(shè)配位化合物實(shí)驗(yàn)課程。10月份去南京化工廠勞動(dòng)一年。1958年返校趕上“大躍進(jìn)”,帶學(xué)生建設(shè)校辦工廠。直到1960年教學(xué)秩序稍為穩(wěn)定,方開始從事一年級基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)。在這段時(shí)間內(nèi),結(jié)合教學(xué)工作,他先后發(fā)表了多篇論文,具有代表性的有“原子能級式——一張新型的周期表”“氫氧化物溶解度的規(guī)律性”等。1962年南京大學(xué)建立絡(luò)合物化學(xué)研究室,他被選為第一批工作人員。從此開始了以科研為主、兼顧教學(xué)的學(xué)術(shù)生涯。1963-1965年這段時(shí)間,從事配位化合物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究。“文化大革命”開始后,一切處于停頓。

獲得榮譽(yù)

基礎(chǔ)研究經(jīng)過1966-1971年漫長時(shí)間的停頓后,“化學(xué)模擬生物固氮”被中科院選中立項(xiàng),引起眾多科學(xué)家的關(guān)注。忻新泉參加了這一工作。十年固氮已成為歷史,雖然未取得突破性進(jìn)展,但還是培養(yǎng)了一些學(xué)術(shù)骨干。忻新泉在固氮研究中有兩方面值得一提:

1.70年代后,國內(nèi)外文獻(xiàn)都認(rèn)為固氮酶的活性中心是Mo原子。忻新泉在分析了化學(xué)與生化實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上獨(dú)抒己見,認(rèn)為固氮酶吸附N2中心是由2個(gè)鐵原子組成,而這一觀點(diǎn)與1992年解得的固氮酶結(jié)構(gòu)中“2個(gè)鐵可能是N2吸附活化中心”吻合較好。

2.1975年,忻新泉提出了工業(yè)合成氨催化劑的氮活化中心是由α-Fe(Ⅲ)晶面上的7個(gè)鐵原子組成。

“十年固氮”對忻新泉后來的研究工作不無影響,無論是固相合成含Mo-S原子簇化合物,還是計(jì)算機(jī)化學(xué)研究,都與之有關(guān)。

為了闡明α-Fe表面上的七鐵原子簇活化氮中心模型,忻新泉想到了借助量子化學(xué)方法計(jì)算分子氮的活化。他開始向其夫人宋滿英學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)。當(dāng)時(shí)南大的Pallas計(jì)算機(jī)是第二代電子管混合型計(jì)算機(jī),使用紙帶輸入,上機(jī)自己操作。在機(jī)房工作人員的幫助下,他很快學(xué)會了編程和操作,并在計(jì)算機(jī)上第一次計(jì)算了Fe原子上H的活化。該論文發(fā)表在1977年的《科學(xué)通報(bào)》上。其后又計(jì)算了七鐵原子簇活化氮分子等多項(xiàng)工作。在進(jìn)一步熟悉計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)上,他預(yù)見到計(jì)算機(jī)更有前景的功能不是數(shù)值運(yùn)算,而是非數(shù)值運(yùn)算。于是就在這一臺混合型計(jì)算機(jī)上開始了非數(shù)值運(yùn)算在化學(xué)中的應(yīng)用探索,其中包括了“有機(jī)化合物最佳合成路線的選擇”、“計(jì)算機(jī)輔助化學(xué)教學(xué)”、“化學(xué)圖形結(jié)構(gòu)式表達(dá)”等。這部分工作,在1980年《化學(xué)通報(bào)》上發(fā)表的“計(jì)算機(jī)——化學(xué)工作者的助手”一文中都有所反映。

1986年忻新泉招收了第一個(gè)計(jì)算機(jī)化學(xué)研究生洪匯孝,指導(dǎo)開展了結(jié)構(gòu)解析專家系統(tǒng)系列研究,成果分別在Sci.等刊物上發(fā)表。

忻新泉的研究生吳沛成利用學(xué)習(xí)的計(jì)算機(jī)知識,與工廠實(shí)際相結(jié)合,在工藝參數(shù)調(diào)優(yōu)方面做出了突出貢獻(xiàn),取得了巨大經(jīng)濟(jì)效益。

氣相色譜儀(GC)在有機(jī)、分析、物化中廣泛使用,惟獨(dú)無機(jī)化合物體系應(yīng)用極少。忻新泉在協(xié)助戴安邦指導(dǎo)第一個(gè)博士研究生汪信時(shí),用GC法研究配位化合物熱分解,獲得了差熱、熱重、量熱法等所無法獲得的信息,特別是可以確定釋放氣體的種類和計(jì)量。在此基礎(chǔ)上,發(fā)現(xiàn)很多配合物在與其他化合物共存時(shí)能降低分解溫度,由此建立了固相配位化學(xué)反應(yīng)研究方向。

科學(xué)貢獻(xiàn)

固相配位化學(xué)反應(yīng)是研究在室溫或近室溫條件下發(fā)生的固—固反應(yīng)。忻新泉及其小組在探索室溫固相反應(yīng)機(jī)理、合成、應(yīng)用等方面的貢獻(xiàn),可歸納為如下4個(gè)方面:

固相配位化學(xué)反應(yīng)基礎(chǔ)研究

傳統(tǒng)的觀念認(rèn)為無機(jī)化合物的固—固反應(yīng)必須在高溫進(jìn)行。例如:1984年A.R.West的專著Solid State 化學(xué) and its Application;1993年A.Bellis等寫的Teaching General Chemisry,A Materials Science Companion中都有這一觀點(diǎn)。其原因是固—固相間的擴(kuò)散速度極慢,只有高溫時(shí)擴(kuò)散加快才能反應(yīng)。正是由于這種想法,長期以來束縛了無機(jī)化學(xué)家研究溫和條件下的固—固反應(yīng)。忻新泉和他的小組系統(tǒng)地研究了各種類型的固—固反應(yīng)體系,研究了固、液相反應(yīng)產(chǎn)物的差異。例如,4-甲基苯胺與氯化鈷6H2O的反應(yīng),只需將二者混合,顏色即刻由紅變藍(lán),引起了許多人的驚訝。但同樣的這一反應(yīng)體系,在水溶液中即使加熱煮沸也不反應(yīng)。

在分析晶體結(jié)構(gòu)與固—固反應(yīng)的關(guān)系后,指出分子晶體結(jié)構(gòu)和低維結(jié)構(gòu)化合物由于分子間或?qū)娱g距較大,易于擴(kuò)散,反應(yīng)分子或原子有較好的接觸機(jī)會,因此分子化合物和低維結(jié)構(gòu)化合物有可能在溫和條件下,發(fā)生固—固反應(yīng)。

研究中發(fā)現(xiàn)固—固反應(yīng)有其特有規(guī)律,不同于溶液中的反應(yīng)。例如,固—固反應(yīng)具有:①潛伏期;②分步反應(yīng);③嵌入反應(yīng);④無化學(xué)平衡;⑤拓樸化學(xué)控制原理等。其中無化學(xué)平衡據(jù)他說是與姚天揚(yáng)教授討論時(shí)受到的啟發(fā)。

研究固—固反應(yīng)機(jī)理時(shí),證明溫和條件下的固—固反應(yīng)機(jī)理經(jīng)過四個(gè)階段:擴(kuò)散—反應(yīng)—成核—生長,不同的反應(yīng)體系控制步驟不同。

低熱固相反應(yīng)在合成化學(xué)中的應(yīng)用

合成新原子簇化合物。采用固—固反應(yīng)法合成新原子簇化合物200多個(gè),確定晶體結(jié)構(gòu)的化合物有近100個(gè)。其中有代表性的[Mo8Cu12S32]4-含有20個(gè)金屬原子,是最大的含硫原子簇化合物中的一個(gè)。

合成固配化合物。這是一類在溶液中和高溫下都不能存在的介穩(wěn)態(tài)化合物,只能由低熱固相反應(yīng)方法合成,其中包括了固配化合物、弱配化合物、嵌入化合物、中間態(tài)化合物等。

此外,還合成了新的配位化合物多酸化合物等20余個(gè)。

低熱固相反應(yīng)與材料

原子簇三階非線性光學(xué)性。與新加坡國立大學(xué)物理系施舒博士、季偉博士、哈爾濱工業(yè)大學(xué)物理系宋瑛林教授等人合作,研究了原子簇化合物三階非線性光學(xué)性,將非線性光學(xué)材料的研究從原先的無機(jī)化合物氧化物含氧酸鹽、半導(dǎo)體、有機(jī)化合物、高分子聚合物、配位化合物,C60等擴(kuò)展到原子簇化合物。

納米材料研究。固—固反應(yīng)發(fā)生在接觸點(diǎn),由于固相中短程擴(kuò)散及生成的副產(chǎn)物鹽的包圍。因此固—固反應(yīng)很容易生成納米材料。他的研究生賈殿贈、李峰等人在此基礎(chǔ)上制備了幾十種粒晶均勻的納米化合物,改變條件可以控制粒子大小。該方法為納米材料的合成提供了一個(gè)新途徑。

此外,固相反應(yīng)在制備各種磷酸鹽材料方面也取得了許多有意義的結(jié)果。

應(yīng)用探索

低熱固相化學(xué)反應(yīng):不使用溶劑,具有環(huán)境友好及獨(dú)特的節(jié)能、高效、無污染或少污染、工藝過程簡單等優(yōu)點(diǎn),有可能為綠色合成化學(xué)做出貢獻(xiàn)。他培養(yǎng)的研究生汪信、高逢君等人在這方面做了探索,取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

綜上所述可以看出,忻新泉在建立室溫(近室溫)固相化學(xué)反應(yīng)體系研究的貢獻(xiàn)有:從體系的發(fā)掘、結(jié)構(gòu)與反應(yīng)性、固相反應(yīng)規(guī)律、合成、性質(zhì)、應(yīng)用、開發(fā)等多方面開展了研究,初步構(gòu)成了一個(gè)較為完整的體系。曾多次獲得國家教委科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。他在國內(nèi)外的講學(xué)受到普遍重視和歡迎。

個(gè)人簡歷

1935年1月29日 出生于上海市

1953-1957年 南京大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系學(xué)習(xí)。

1957-1978年 南京大學(xué)助教。

1978-1981年 南京大學(xué)講師。

1982-1983年 美國Georgetown大學(xué)化學(xué)系訪問學(xué)者。

1982-1984年 南京大學(xué)副教授。

1985年至今 南京大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師。

1987-1991年 亞洲化學(xué)會第一、第二屆無機(jī)化學(xué)理事。

1990-2000年 國家教育部無機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)教材建設(shè)指導(dǎo)組組長。

1996-2001年 國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(IUPAC)教學(xué)委員會中國代表。

代表論著

忻新泉,計(jì)算機(jī)化學(xué)中的應(yīng)用,南京市南京大學(xué)出版社,1986

參考資料 >

生活家百科家居網(wǎng)