孙家钟 :原吉林大学理论化学研究所教授

更新时间:2023-11-08 14:25

孙家钟(1929年12月7日—2013年2月24日),男,天津人,理论化学家、教育家,中国科学院学部委员,吉林大学教授、博士生导师。

人物经历

1952年从燕京大学化学系毕业后到吉林大学化学系工作,历任助教、讲师、副教授、教授、博士生导师;1980年至1990年担任吉林大学理论化学研究所副所长、所长;1989年起任吉林大学理论化学计算国家重点实验室主任,学术委员会主任;1991年当选为中国科学院学部委员(院士)。孙家钟的科研涉及量子化学多体理论和有机高分子化合物统计理论两个领域,为中国理论化学事业做出了重大贡献。孙家钟一生对科学孜孜不倦地追求,20世纪50年代,应用1/r12双中心球坐标展开公式和三维旋转群的表示理论,解决了具有延迟效应的各种电磁极矩间的相互作用等重要科学问题。60年代,他参加了配位场理论研究,建立了一套从连续群到点群的不可约张量方法,从而统一了配位场理论的各种方案,创造性地发展和完善了配位场理论,该研究成果1982年荣获国家自然科学奖一等奖(第二获奖人)。他还发展了一种从头计算的理论方法,发展了分子壳模型。80年代,针对国际上广泛使用的Xα理论的缺陷,孙家钟推导出正确的原子氛重叠模型的多重散射Xα自洽场方程,被国际同行称为“精确的多重散射Xα自洽场方法”。90年代,他用标度概念揭示有机高分子化合物固化本质是溶胶-凝胶转变,得到了描写这种转变的广义标度律,并建立了含内环化反应的高分子固化理论,使高分子统计理论上了一个新的台阶。孙家钟在致力于科学研究的同时,注重教学和人才培养工作,为中原地区的理论化学事业做出了重大贡献。他治学严谨,技高德馨,从教50余年来,为国家培养了许多高层次建设人才,为国家和社会做出了重大贡献。他为中国的理论化学事业作出了重大贡献,为吉林大学理论化学研究所和理论化学计算国家重点实验室的发展倾尽全部精力。2013年2月24日10时7分,孙家钟因病医治无效在长春市逝世,享年84岁。

主要贡献

孙家钟在吉林大学化学系开创时期,唐敖庆就担任了繁重的教学任务,其独特的授课风格,渊博的知识和充沛的精力,使孙家钟深为叹服,激励着他日以继夜、废寝忘食地埋头于书山之中,书是啃了一本又一本,人却消瘦了,布满血丝的眼睛也深陷了下去。他刻苦读书、钻研,得到了唐敖庆的青睐。在其亲自示范讲授、具体指导下,孙家钟于1954年就开始走上大课讲坛,讲授了第一门课(物质结构),酷似唐老师的授课风格,得到师生的好评,青年教师们都羡慕他得到了唐老师的“真传”。40多年来,孙家钟在吉林大学校内外,先后讲授过物质结构、热力学、量子化学、原子核导论、催化理论、群论在化学中的应用、李代数、量子化学中的酉群方法、相变和重整化群等10多门课程。从1978年以来,他先后培养了35名硕士研究生和25名博士研究生。几十年来,他为国家培养了众多的专业人才,其中已有25人相继晋升为教授(研究员),其中有10人被评聘为博士生导师,成为本单位的学术领导人。

孙家钟在60年代开始研究李群、李代数及其在化学中的应用和配位场理论。70年代以后的研究课题有:①分子间相互作用;②多重散射Xα自洽场理论;③分子轨道对称守恒理论;④李群、李代数和量子化学中的多体问题;⑤二阶约化密度矩阵理论;⑥有机高分子化合物固化理论和标度研究等。这些课题的研究成果,先后在国内外学术杂志上共发表150余篇论文;他作为主编出版了学术专著《量子化学中的不可约张量方法》,他还是《配位场理论方法》《配位场理论方法补编》和《约化密度矩阵引论》等学术专著的主要作者之一,并完成上述两部配位场理论专著英文版的全部翻译工作。

60年代中期,孙家钟参加了唐敖庆领导的配位场理论研究,1966年,随唐敖庆出席北京暑期国际物理讨论会,配位场理论研究成果被大会评为10项优秀成果之一,讨论会认为它“丰富和发展了配位场理论,为发展化学工业催化剂和受激光发射等科学技术提供了新的理论依据。”70年代到80年代初,唐敖庆和孙家钟等人继续从事这方面的研究。1982年配位场理论研究获得国家自然科学一等奖,孙家钟名列唐敖庆之后,是第二名获奖者。1982年以后,孙家钟和他的研究集体仍然继续从事这方面的研究工作,并得到实际应用:①提出适用于铁族原子配位化合物的新的中间场计算方案;②将分子不可约张量方法延拓到二十面体群的对称性,并引入准自旋的概念,使矩阵元的计算进一步得到简化,概括了著名的补态原理;③对中国丰产的稀土离子晶体成功地进行了能谱的理论分析;④对过渡金属络合物进行了与实验结果相符合的理论计算。1985年,法国著名配位场理论专家开布勒评论近年来国际配位场理论研究在五个方面取得了重要成就,其中有三个方面列举了唐敖庆和孙家钟等人在80年代的研究成果,并将其誉为中原地区学派。

孙家钟等人对分子间相互作用力(即范德华引力)的研究,引起了国内外学术界的重视,仅涉及到生物大分子间的范德华引力研究一文,就先后有100多位外国学者来函向孙家钟索取论文。1978年法国科学院院士、著名量子生物化学家普曼主编的《二原子分子生物大分子的相互作用》专著中,在讨论关于有延迟效应的分子间相互作用问题时,列出了从1948年开始以来有意义的几项科研成果的作者和年代,其中有1976年孙家钟的上述研究成果。从70年代末期到80年代,孙家钟等人在进行多重散射Xα自洽场理论研究中,得到了自洽场中所缺少的原子氛重叠作用项,扩展了Xα方法的应用范围,被国际学术界誉为严格的Xα理论。在1980年荷兰阿姆斯特丹大学冯·狄克姆教授的《嵌入铜和铜原子簇的多重散射》学术专著中,列举了上述工作,并整篇幅地引用了孙家钟等人的格林函数双中心展开方法及其公式。80年代,孙家钟等人深刻地揭示了二阶约化密度矩阵的拓扑空间的几何性质,为国际所公认,并建立了前人没有得到的孪函数多组态自洽场方程,作为应用,计算了各类典型的原子和分子的基态激发态,发现由这类孪函数构造的多电子波函数很好地包括了电子相关作用。这一工作,受到国际密度矩阵学术中心——加拿大皇后大学数学统计系柯尔曼教授的高度重视,并邀请孙家钟于1985年出席由他主持的国际密度矩阵和密度泛函学术讨论会,孙是出席讨论会唯一的化学家,柯尔曼教授向与会的国际知名学者介绍时,称孙家钟是中国的化学数学家,他向大会做的学术报告得到普遍的好评。

在80后代末到90年代初,孙家钟参加了唐敖庆等人进行的高分子固化理论和标度研究,取得两个方面的重要成果:①用标度概念揭示高分子固化本质是溶胶一凝胶的相转变,并得到了描写这种相转变的广义标度律;②建立了含内环化反应的高分子固化理论。孙家钟40多年来的科研工作,既师承唐敖庆的衣钵,又能独辟蹊径,形成自己的特色,专攻运用多种数理方法解决化学中的理论问题,在量子化学多体理论研究方面作出了突出贡献。进入90年代以来,他又在为采用新的数理方法带领研究集体埋头读书,为攀登新高峰奠定坚实的基础,并已初见成效,预计新的突破性研究成果将是指日可待。

研究领域

主要涉及的科学研究领域如下:

1、分子间相互作用研究:应用1/r12双中心球坐标展开公式和三维旋转群的表示理论,分别得到对称陀螺分子和非对称陀螺分子的取向作用力、诱导力和色散力,证明了一级和二级微扰分子间的相互作用具有加和性;并进一步研究了生物大分子相互作用,解决了具有延迟效应的各种电磁极矩间的相互作用问题。

2、多重散射Xα自洽场理论研究:在得到了格林函数在四个不同区域的双中心展开公式的基础上,推导出正确的原子氛重叠模型的多重散射Xα自洽场方程,拓展了Xα方法的应用范围。

3、约化密度矩阵理论和孪函数的研究:明确地提出了约化密度矩阵具有准自旋群和酉群对称性,揭示了约化密度矩阵拓扑空间的几何性质和各阶约化密度矩阵的内在联系。可用于进一步探索著名的N-表示理论。

4、孪函数与多体理论:在二次量子化表象下,应用辛群对称性群链,引入孪函数表示费米子的态函数,建立了孪函数的多组态自洽场方程。

5、高分子固化理论和标度研究:用标度的概念,揭示了高分子固化的本质是溶胶-凝胶的相转变,并得到了描写这种相转变的广义标度律,建立了含内环化反应的高分子固化理论。

6、配位场理论研究:唐敖庆院士所领导的配位场理论研究在国内外学术界产生了广泛的影响,被誉为中原地区学派;1982年《配位场理论方法研究》成果获国家自然科学奖一等奖(孙家钟为第二获奖人)。在配位场理论研究中,孙家钟将参数拟合方法与Hartree-Fock方程相结合,发展成一种从头计算的理论方法,并得到应用。

学术论著

孙家钟一生共发表学术论文200余篇,学术专著4部,包括作为主编的《量子化学中的不可约张量方法》以及《配位场理论方法》《配位场理论方法补编》和《约化密度矩阵引论》等作为主要作者的学术专著,并完成了《配位场理论方法》和《配位场理论方法补编》两部专著的英文版翻译工作。

荣誉奖项

人物评价

孙家钟是一位充满大爱的杰出教育工作者,自从决定将自己的生命奉献给党和国家的教育事业,他就承担起了为学生“传授知识、解答疑惑”的使命。他是敬业爱生、以身作则、言传身教、潜移默化的典范。(吉林大学化学学院评)

孙家钟先生的一生,充满了对党、祖国、教育和科学的深厚热爱。他对中国的理论化学领域做出了杰出的贡献,全身心投入到吉林大学理论化学研究所及理论化学计算国家重点实验室的建设中。他不仅积极贯彻党的教育方针,还引导学生树立共产主义信念,是创新教育理念的忠实执行者。(吉林大学党委宣传部评)

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