中國“稀土之父”徐光憲

當(dāng)今世界，每5項發(fā)明專利中便有1項和稀土有關(guān)。稀土在我們的生活中無處不在，可它的元素分離利用并不輕松，徐光憲為此奉獻了一輩子的光陰

2015年4月28日上午10時18分,中國科學(xué)院院士、“稀土之父”、國家最高科學(xué)技術(shù)獎獲得者、北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院教授徐光憲因病醫(yī)治無效，在北京逝世，享年95歲。

三次改變研究方向

1920年11月，徐光憲出生于浙江省紹興市，1944年畢業(yè)于上海交通大學(xué)化學(xué)系，1947年赴美留學(xué)，1951年獲哥倫比亞大學(xué)理學(xué)博士學(xué)位，并當(dāng)選為美國Phi Lamda Upsilon榮譽化學(xué)會會員和Sigma Xi榮譽科學(xué)會會員，科學(xué)前途一片光明。

然而，對祖國抱有一片赤子情懷的徐光憲毅然放棄在哥倫比亞大學(xué)任教的機會，克服美國為華人科學(xué)家設(shè)置的重重困難，回到一窮二白的祖國。歸國后，徐光憲一直在北京大學(xué)化學(xué)系任教，指導(dǎo)了近百名博士生和碩士生。

高等學(xué)校化學(xué)系畢業(yè)的學(xué)生幾乎都熟悉徐光憲編著的《物質(zhì)結(jié)構(gòu)》，這本站在國際化學(xué)前沿的教材自1959年出版以來，已修訂再版印刷了20余萬冊，并榮獲了1988年全國高等學(xué)校優(yōu)秀教材特等獎。教書育人的同時，徐光憲在科學(xué)研究上也走出了傳奇的一生。

1955年1月，中央決定要研制原子彈，提出“全民辦原子能”的號召，要求北大、清華等許多高校建立原子能系，動員鄰近領(lǐng)域的學(xué)者轉(zhuǎn)行研究原子能。時任核工業(yè)部副部長的錢三強調(diào)徐光憲擔(dān)任北大原子能系副主任，徐光憲開始從事原子核物理的教學(xué)和核燃料萃取化學(xué)的研究，并成立了核燃料化學(xué)教研室。

1964年，徐光憲參加了二機部絕密會議。在會上，徐光憲等提出，摒棄由蘇聯(lián)專家提供的沉淀法，以我國自行研究的、先進的萃取法籌建核燃料后處理廠，制造原子彈原料——钚。徐光憲等人的這一提議，使我國在蘇聯(lián)專家撤走后，在沒有圖紙的情況下，用較低的成本快速改建了還沒有完成的廠房，使核工業(yè)在國家最困難的時候走上了快速發(fā)展的軌道。

1972年，北大化學(xué)系接受了一項緊急的軍工任務(wù)——分離鐠釹，純度要求很高。從量子化學(xué)到配位化學(xué)，再到核燃料化學(xué)，直到此次的稀土化學(xué)，這已是徐光憲第3次改變研究方向了。

打破世界紀錄

分離鐠釹是一項“前無古人”的嘗試。鐠、釹都屬于稀土元素，它們的化學(xué)性質(zhì)極為相似，尤其是15種鑭系元素，猶如15個孿生兄弟一樣，化學(xué)性質(zhì)幾乎一致，要將它們一一分離十分困難，而鐠、釹的分離更是難中之難。

阿基米德曾說，給他一個支點，他能撬動地球。徐光憲也找到了他的“支點”。他發(fā)現(xiàn)，無論萃取中油和水的條件怎樣變化，但在大多數(shù)的條件下，油和水中金屬離子各自的總濃度比是一個常數(shù)。換句話說，就是A、B兩種元素放入油和水中，油中A+B離子數(shù)和水中A+B的離子數(shù)相比，得到的始終是一個常數(shù)，這就是“恒定混合萃取比規(guī)律”。

“恒定混合萃取比規(guī)律”的發(fā)現(xiàn)，使串級萃取理論最終建立。徐光憲和他的團隊在此基礎(chǔ)上提取了包含100多個公式的數(shù)學(xué)模型，并創(chuàng)建了“稀土萃取分離工藝一步放大”技術(shù)。在當(dāng)時，一般萃取體系的鐠釹分離系數(shù)只能達到1.4～1.5。徐光憲從改進稀土萃取分離工藝入手，使鐠釹分離系數(shù)打破了當(dāng)時的世界紀錄，達到了相當(dāng)高的4。

一排排看似貌不驚人的萃取箱像流水線一樣連接起來，你只需要在這端放入原料，在“流水線”的另一端的不同出口，就會源源不斷地輸出各種高純度的稀土元素。原來那種耗時長、產(chǎn)量低、分離系數(shù)低、無法連續(xù)生產(chǎn)的生產(chǎn)工藝被徹底拋棄了。

于是，在20多年前，國外稀土行業(yè)的跨國企業(yè)，被迫經(jīng)歷了一次巨變——“中國沖擊”。正因為采用徐光憲的科研成果生產(chǎn)的單一高純稀土大量出口，讓那些曾經(jīng)無視中國“稀土大國”地位的國家不得不面對這樣一個尷尬的現(xiàn)實：中國生產(chǎn)的單一高純度稀土占世界產(chǎn)量的80%以上，隨著中國的高純度稀土大量出口，使國際單一稀土價格下降30%～40%，包括美國鉬公司、日本的稀土分離企業(yè)、法國的羅地亞公司等一些長期霸占世界市場的稀土壟斷企業(yè)，分別不得不減產(chǎn)、停產(chǎn)、破產(chǎn)，或?qū)で笸袊诉M行分離技術(shù)方面的合作。中國終于實現(xiàn)了稀土資源大國向稀土生產(chǎn)大國、稀土出口大國的轉(zhuǎn)變。為此，徐光憲被稱作“稀土界的袁隆平”。

“我國雖然已實現(xiàn)從稀土資源大國到生產(chǎn)和應(yīng)用大國的飛躍，但我們還要確保科技隊伍后繼有人，在其他科學(xué)領(lǐng)域還有許多課題要探索，我們要多學(xué)習(xí)、多研究。”徐光憲南方口音濃重，語氣鄭重，似乎鞭策著自己，也希冀著后人。

21世紀“戰(zhàn)略元素”

鄧小平曾說過：“中東有石油，中國有稀土，中國的稀土資源占世界已知儲量的80%，其地位可與中東的石油相比，具有極其重要的戰(zhàn)略意義，一定要把稀土的事情辦好，把我國的稀土優(yōu)勢發(fā)揮出來。”

稀土元素，簡稱稀土，又稱稀土金屬，在通訊信息、石油催化、彩色顯示、儲氫材料以及超導(dǎo)材料等方面扮演著無可替代的角色，有工業(yè)“維生素”之稱，并被美、日等國列為21世紀的“戰(zhàn)略元素”。

稀土是現(xiàn)代工業(yè)的“味精”，是制造精密商業(yè)和軍事電子裝置、激光裝置、光學(xué)器件、監(jiān)視通信裝置、磁體和電池的重要原材料。F-22超音速巡航的功能，靠的是其強大的發(fā)動機以及輕而堅固的機身，它們都大量使用了稀土科技造就的特種材料。

稀土金屬釔的用途很廣，釔鋁石榴石可用作激光材料；釔鐵石榴石可用于微波技術(shù)及聲能換送；摻銪的釩酸釔及摻銪的氧化釔可用作彩色電視機的熒光粉；氧化釔可制特種玻璃及陶瓷，并用作催化劑；金屬釔在合金方面也有廣泛用途。

稀土金屬釓及其同位素都是最有效的中子吸收劑，雖然因稀少而限制了其應(yīng)用，但它們常用于制造核反應(yīng)堆中的控制棒，其作用在于吸收中子從而有效終止核反應(yīng)堆中的鏈式反應(yīng)的進行。釓的化合物還常用于制備彩電顯像管和計算機顯示器中的磷光體。

在海灣戰(zhàn)爭中，加入稀土元素鑭的夜視儀成為美軍坦克壓倒性優(yōu)勢的來源。此外“愛國者”導(dǎo)彈的防空導(dǎo)彈能力，也來自于制導(dǎo)系統(tǒng)中大約4公斤的釤鈷磁體和釹鐵硼磁體。

如果沒有稀土，世界將會怎樣？我們每天看的電視，其鮮艷的紅色就來自于稀土元素銪和釔；外出攜帶的照相機鏡頭里就有稀土鑭；天天使用的手機、計算機中也有稀土元素……有資料顯示，當(dāng)今世界每5項發(fā)明專利中便有1項和稀土有關(guān)。

稀土在我們的生活中無處不在，可它的元素分離利用并不輕松，徐光憲為此奉獻了一輩子的光陰。1978年，基礎(chǔ)科學(xué)受到重視，徐光憲又重新開始最初選定的量子化學(xué)方向的科學(xué)研究，培養(yǎng)研究生，著書立說，不亦樂乎。

徐光憲有一句名言：“我們做科研的有一個信念，就是立足于基礎(chǔ)研究，著眼于國家目標，不跟外國人跑，走自己的創(chuàng)新之路。”這句話被寫進北京大學(xué)發(fā)布的訃告中，鼓勵著無數(shù)科學(xué)人繼續(xù)前行。