鄢國森

鄢國森

鄢國森,教授。重慶市南川區人。1951年畢業於重慶大學化學系。1956年加入中國共產黨。歷任四川大學講師、副教授、教授、校長。專於物理化學、量子化學。參加了唐敖慶主持的“配位場理論方法和分子軌道圖形理論”的研究工作,集體獲1982年國家自然科學獎一等獎。在定域分子軌道的計算及其套用、分子振動光譜研究方面又取得新的成果。撰有論文《套用定域分子軌道的可遷性作大分子計算》。

基本信息

個人履歷

1930年1月6日 出生於四川省南川縣(現屬重慶市)。

1947-1951年 在重慶大學化學系學習。

1951-1953年 重慶大學化學系助教。

1953-1956年 四川大學化學系助教。

1956-1962年 四川大學化學系講師。

1962-1979年 四川大學化學系副教授。

1979年至今 四川大學化學系教授。

1984年4月至1989年3月 任四川大學校長。

1985年至今 任博士生導師。

1986-1994年 任中國化學會第二十、二十三屆理事會理事、常務理事。

1992年至今 任四川省化學化工學會理事長。

人物經歷

鄢國森,1930年1月6日出生於四川省南川縣(現屬重慶市)。1947年考入重慶大學化學系,1951年畢業留校任教。1953 年因院系調整到四川大學工作至今。

1957-1959年,蘇聯專家姆·赫·卡拉別捷揚茨來華講學,在四川大學舉辦了化學熱力學講習班,鄢國森參加了該班學習。當時正值中年的專家,勤奮治學、潛心科研,給鄢國森留下了深刻的印象,並對他以後的學習和工作有良好的影響。鄢國森在專家的指導下作液體粘度的比較計算研究,證明了同系物的粘度存線上性規律。

鄢國森 鄢國森

1963-1965年,鄢國森參加了高教部委託吉林大學唐敖慶教授主辦的物質結構學術討論班。唐敖慶學識淵博精深,提掖後學,殫思竭慮。討論班學員亦大多學業有成。良師益友,機遇難得。這兩年是鄢國森的業務知識和工作能力都大有增益的時期。他系統地學習了群論和量子化學的專門課程並從事唐敖慶領導下的集體科研項目——配位場理論研究。鄢國森在該項研究中與張乾二一道完成了基礎性工作:鏇轉群—點群耦合係數的推算和該係數的對稱性與正交性的論證。1979年,鄢國森還參與了《配位場理論方法》專著的出版定稿工作。配位場理論研究曾獲得1982年國家自然科學獎一等獎。

80年代鄢國森主要從事大分子振動光譜的研究,提出了套用模型勢函式以獲得分子各種振動模式的擬合勢,建立了力常數轉換的簡捷計算方法,以及利用力常數可遷性從小分子的光譜性質推求大分子光譜性質的方法。據此研製的一套分子振動光譜全分析程式,對不同類型大分子(包括簇合物、配合物、生物活性分子等)的紅外光譜解析都能得到滿意的結果。

90年代以來,鄢國森選擇對雷射化學和物理、分子反應動態學、表面吸附與催化,以及統計力學等學科領域都有重要意義和套用的分子振轉高激發態的理論課題開展了系統的研究,目的在於通過精確的計算去分析和預測有關分子的定態和動態性質,揭示分子內和分子間相互作用的本質。

研究方向

物理化學,量子化學,分子光譜

在研科研項目

1.“范德華分子振轉光譜的理論研究”,負責,國家自然科學基金(29973027), 2000-2002;

2.“分子激發態及相應化學反應的理論研究”,主研,國家自然科學基金(29892162), 1998-2001。

研究成果

隨著實驗技術的快速發展,分子振轉激發態實驗數據的積累正日益增多,如何分析、解釋並預測這些實驗結果,是化學研究中的重要課題之一。傳統的正則模理論不適合於解決高激發態問題,這是由於振轉高激發態常涉及大振幅運動,微振動近似已非正確。因此,自80年代中期以來,理論化學家們一直在努力建立振轉高激發態的新的理論和方法,雖已取得了某些進展,但仍有一些基本問題亟待解決,如:①哈密頓算符的統一表達式的推求;②分子勢能面的確定;③精確求解分子振轉高激發態的有效方法。鄢國森等的研究使這些問題在三原子分子的場合得到了很好的解決,對分子振轉高激發態的研究是一大推進,其主要成果為:

1.確定了在一般坐標系下多原子分子振轉哈密頓的統一表達式,從該式出發,容易得到常用坐標系下振轉哈密頓的具體表達式,而不必對每一坐標系進行個別的處理,從而圓滿地解決了分子振轉哈密頓的推導問題,為精確研究多原子分子的振轉高激發態提供了有利條件。

2.建立了一種可以精確解出多原子分子振轉高激發態的能級和波函式的自洽場—組態相互作用(SCF-CI)理論方法。該方法是先用自洽場獲得最佳獨立模基函式,再用組態相互作用精確地得到能級和波函式。例如,對H2O,本方法獲得了J≤20的振轉激發態;對NO2,首次從理論上獲得142個之多收斂的振動激發態。本方法有兩個特點:①計算規模容易控制,且每一步都可最佳化;②適用於複雜的勢能面,由於對激發態勢能面選用單中心基函式(如諧振子或Morse波函式)具有許多不足,而本方法用高精度的數值算法求解SCF方程來確定基函式的數值解,能很好地反映勢能面的特徵。

3.建立了根據振動高激發態的實驗能級確定多原子分子勢能面的理論方法。其要點為,首先用SCF-CI方法獲得振動高激發態的精確能級,再套用Hellmann-Feynman定理計算出振動能級對勢能參數的微分,最後使用非線性最小二乘法來最佳化勢能參數。利用該方法成功地最佳化了H2O、O3、CO2、SO2、H2Se、NO2和N2O等一系列典型三原子分子的勢能函式,很好地再現了實驗觀測到的振轉高激發態光譜。

4.把建立的研究振轉激發態的自洽場—組態相互作用方法成功地套用於研究A-BC型弱相互作用分子體系的振轉束縛態問題。對Ar-HCl和Ar-N2體系的研究表明,本方法可用較少的組態就能獲得與其他大計算量的方法具有相同精度的結果。此外,還確定了He-LiH,Ne-OCS和He-CO2等一系列典型的范德華分子的分子間作用力和它們的振轉激發態能級和躍遷頻率,精確地再現了實驗觀測到的振轉光譜。

此外,鄢國森值得一提的科研工作還有:①提出了一種分子軌道定域化的最佳方案,即用軌道互斥法以確定成鍵區域,再用集居數法實行定域化。此方案具有簡捷和標準化的優點。②提出了一種確定分子電子激發態的方案,其要點是首先採用逐步改變組態的方法以逼近待定的激發態,然後進行分子構型的最佳化並使用多重組態自洽場或組態混合方法以確定激發態能級。套用它處理H3+,以較小的工作量即取得了與Clementi等用Hylleraas CI所完成的大工作量的最佳值很一致的結果。

工作業績

參與的研究項目 “ 配位場理論 ” 獲 1982 年國家自然科學一等獎; “ 分子振轉高激發態的理論研究 ”1999 年獲四川省科技進步二等獎。迄今 , 與合作者一道 , 編寫專著 3 冊,在國內外學術刊物上共發表論文 190 篇,被 SCI 收錄 70 余篇。

成就榮譽

鄢國森與他的合作者一道,在國內外學術期刊上已發表論文160多篇,參加編寫專著3部。1984年他被國家科委授予“有突出貢獻的中青年專家”的稱號,1991年起享受政府特殊津貼。

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鄢國森也熱心於教學及人才培養,先後講授過無機化學、物理化學、化學熱力學與統計熱力學、物質結構與量子化學以及分子光譜學等十幾門課程。他備課認真,課堂講授注重邏輯推理,化解難點,並介紹學科前沿的研究進展。他認為指點學習方法比傳授知識更重要,所以他很重視對學生自學能力的培養。他還教導學生從事科學工作要踏實苦幹,不求虛名。迄今已培養了21名碩士和10名博士,其中在國內工作的,有5名已成教授,3名為博士生導師。經過20年的努力,鄢國森帶領中青年在四川大學建立的理論化學研究組在國內外學術交流中享有聲譽。

1984年4月至1989年3月,鄢國森曾任四川大學校長。當時,國家改革開放已初見成效,是高等教育發展的大好時期。在他5年的任期內:四川大學的基本建設有較大的增長,建成了新圖書館和儀器測試中心,興建了文科大樓和經濟學院大樓,以及教職工和學生新宿舍;按需要新增或充實了光電、材料、計算機、生物工程、會計統計、國民經濟管理等科系和成人教育學院;破格提拔培養了一批優秀年輕教師;隨著工作條件的改善,學校的辦學規模和教學、科研水平都大有提高。能為高校的建設貢獻一分力量,鄢國森感到非常光榮和欣慰。

鄢國森為人謙和有禮,淡泊名利。業餘愛好閱讀舊體詩詞,欣賞古典音樂和練習書法。他說這樣能領略多彩的生活,平添不少樂趣,也能從前人不朽的華章中感悟到人生的意義在於創造。

(獲獎成果、專著、論文、專利,限 10項)

1. Guosen Yan, Minghui Yang, and Daiqian Xie, Ab initio potential energy surface and rovibrational spectra of He-CO2, Journal of Chemical Physics, 1998, 109, 10284 .

2. Guosen Yan, Hui Xian, and Daiqian Xie, A potential energy surface for electronic ground state of N2O, Chemical Physics Letters, 1997, 271, 157.

3. Guosen Yan, Minghui Yang , and Daiqian Xie, Ab initio potential energy surface of Ne-OCS, Chemical Physics Letters, 1997, 275, 494.

4. Guosen Yan, Hui Xian, Daiqian Xie, An analytical ab initio potential energy surface of Li2H, Science in China (B), 1997, 40, 342.

5. Guosen Yan, Minghui Yang, and Daiqian Xie, Ab initio intermolecular potential energy surface of He-LiH, Science in China (B) ,1997, 40, 554.

6. Guosen Yan, Ying Xue, and Daiqian Xie , Ab initio studies on vibrational spectra of XSO2NCO(X=F,Cl) : the harmonic force fields and frequency assignments, Science in China (B), 1997, 41, 91.

7. Guosen Yan , Junkai Xie, and Daiqian Xie, Theoretical studies of the rovibrational spectrum and the potential energy function for the Ar-N2 complex, Chinese Science Bulletin , 1996, 41, 1281.

8. Guosen Yan and Daiqian Xie, A generalized rovibrational hamiltonian for triatomic molecules, Chinese Science Bulletin, 1995, 40, 1469.

9. Guosen Yan, Daiqian Xie, and Anmin Tian, A variational procedure for calculation of rovibrational energies of triatomic molecules using transformed internal coordinates, Journal of Physical Chemistry, 1994, 98, 8870.

10. Guosen Yan, Daiqian Xie, Junkai Xie, and Anmin Tian, Theoretical study of highly excited vibrational states of bent triatomic molecules using transformed internal coordinates, Journal of Physical Chemistry, 1993, 97, 1507.

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