楼南泉

        楼南泉,化学家。1922年12月13日出生于浙江省杭州市。1946年毕业于国立中央大学化学工程系(重庆),获学士学位(B.Sc.)。学士学位论文《酚醛树脂的研究》获中国化学会颁发的“楚清”奖(1946)。1947—1949年受聘于南京永利化学工业公司合成氨厂化学部任研究技术员。1949年9月起历任中国科学院大连化学物理研究所助理研究员、副研究员、研究员、研究室主任。1979—1986年任副所长、所长二1980-1992年任所学术委员会主任。为国务院首批任命的物理化学专业博士生导师及博士后指导教师。1991年当选为中国科学院院士(学部委员)。1991-1998年当选为中国科学院化学部常委。现任清华大学、南京大学、中国科学技术大学兼职教授、《物理化学学报》副主编、《化学物理学报》主编。1992-1996年任国家攀登计划项目A《态-态反应动力学及原子分子激发态》首席科学家。1979年至今任国际分子束顾问委员会委员。现为中国科学院大连化学物理研究所研究员,分子反应动力学国家重点实验室研究员。
        楼南泉长期从事物理化学领域的研究工作,在交叉分子束态—态反应动力学、分子传能、固液火箭推进剂固体燃料的化学配方和发动机点火燃烧方案、合成石油的催化剂及流体化反应器中间放大试验等研究方面做出了创新性的工作。
        一、交叉分子束态—态反应动力学及分子传能研究
        在基础研究方面,楼南泉于1978年率先在国内开展了分子反应动力学和分子传能研究,组建并领导了我国第一个分子反应动力学实验室,建造了国内惟一具有国际先进水平的交叉分子束实验装置,在研究中应用了先进的激光技术(如激光诱导荧光),实现了在单次碰撞条件下研究分子反应动力学。这在当时(即1979年)国际上也只有美国和英国分别先于我国用此类设备可以从事双分子(包括放热或吸热)反应散射研究。楼南泉和何国钟进行了交叉分子束在反应相对碰撞能较高(或碰撞参数较大)的情况下研究Cl+CH212一ICl+CH21这一反应的散射动力学,获得了精确的反应产物的角分布和速度分布数据,绘制出反应产物的散射图像。在此实验结果的基础上,运用相空间理论对Cl+CH212反应体系深入地探讨出反应的运动学限制表现为能量守恒和角动量守恒,使得产物的轨道角动量的大小和方向受到限制而得出:(1)随反应物轨道角动量(或碰撞参数)的增加使产物的平动能分布向高能端移动和(2)随反应物轨道角动量(或碰撞参数)的增加使产物的角分布更集中于前后向的动态学规律。这是一个用交叉分子束研究双分子反应动态学实验和理论密切结合的研究结果,是迄今为止国内实验与理论结合研究反应散射惟一的一个研究结果,也是国际上同类研究得到的为数不多的成功例子之一。此项结果和相关工作获中国科学院自然科学奖一等奖(1999)。
        在分子传能方面,由于20世纪70年代国际上兴起了探索可见波长化学激光的可能性为目的的热潮,竞向研究一些分子传能化学发光体系。鉴于此,楼南泉和李学初深入研究了Na+CC)4这一化学发光反应体系,发现了反应产物C2’(激发态二聚物)d3Hg态的振动布居反转现象(这是实现化学激光的重要条件之一)和C:‘的碰撞激活规律(分子振动弛豫动力学),相应的论文发表在美国化学物理通讯(C.P.L.V01.75,NO.1(1980)P.111)期刊上并被该杂志主编及国际同行学者认为其研究结果比当时Miller和Palmer教授发表在化学物理杂志(J.ChemicalPhysics)上的研究结果更为定量。楼南泉还和王秀岩进一步研究了Sn+N20--~SnO‘+N2(‘为电子激发态的表示)强化学发光反应体系。研究发现了SnO分子的具有高的Franck-Condon因子的电子跃迁发生于它的a3∑’(1),u:0和X1∑’(0’),u:5之间,且因SnO田∑’(0’)(基态)的mP仅为822.6cm+,从而造成了SnOX’∑’(0’)态能保持一种超快的振动平衡,它是分子能够产生有效激射的重要条件之一,相关的论文发表在(SCIENTIASINICA(seriesB)V01.XXIXNO.5(1986)P.449)期刊上。 ,
        此项研究和其他相关的交叉分子束动力学的研究结果,获中国科学院科学进步奖一等奖(1986)和国家自然科学奖二等奖(1987)。
        二、固液火箭推进剂和燃烧的研究
        20世纪60年代正值探索新型火箭推进剂研究的年代。探索固液火箭成为当时国际上考虑采用复合固体为燃料和常规液体氧化剂配合的混合固液火箭推进剂方案以提高比冲的一种新的思考。楼南泉与张存浩联合领导主持,顾长立参加开展了这一研究。他们自主地发展出了全新的复合燃料,并研制成功了固体药柱,并自主研究出采用金属络合物为点火涂层的方案,全面可靠地完成了这一研制工作。为此获国防科委荣誉奖(1986)。
        三、合成石油催化剂及流程研究
        20世纪50年代是国际上合成石油研究倍受关注的年代。楼南泉与张存浩共同主持、王善整、卢佩章参加,在张大煜所长的领导下,研制了用于一氧化碳加氢的氮化熔铁催化剂,并开发了相应的流体化床合成反应流程。开发的催化剂活性高,抗积碳,产品以轻质油及含氧化物为主,不会大量生腊,催化剂的选择性和操作性高,寿命显著延长,并经中间试验得到工业实验的验证。每立方米CO+U2生成乙烯及三碳以上产品的产率超过200克,优于当时世界各国水平。此项成果获首届国家自然科学奖(中国科学院科学奖金)三等奖(1956,排名第一)。
        四、近况(开展飞秒激光化学的研究)
        近年来(1998),楼南泉在原有分子反应动力学研究有所积累的基础上,开始转向用飞秒激光研究分子反应的选择和控制问题。在他和沙国河共同带领和支持下,一个中青年结合、以年青研究员为主而组成的研究小组,在中科院和国家自然科学基金会的资助下,已开展了两年(1999—2000)高难度的飞秒控制化学反应的研究。两年来他们自行研制出了飞秒激光器系统(经放大器后激光脉冲的脉宽为50fs)、光电子能谱仪、用于飞秒实验的时间飞渡质谱仪等实验装置,在气相条件下开展了(1)用共振多光子电离—光电子能谱(REMP!(PES)方法研究分子光解超快(飞秒量级)动力学和(2)NO分子的多光子电离(MPl)飞秒时间分辨光电子能谱(TRPES)波包动力学。在飞秒脉冲与分子相互作用中发生的强场效应(在国际同行研究的基础(Y.Chen,etal.C.P.L.23(1996)531))上有更加深入的探索和发现。此项初步研究结果,可为进一步用飞秒脉冲串(pulsesequence)的研究方案对控制光解反应的反应通道的实验,提供重要的理论依据。

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