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北大应用化学:掌握独门绝技 促进交叉创新

2018.5.11
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Sabrina_刘

致力于为分析测试行业奉献终身

  “五.四”不仅是北京大学的校庆日,也是全国人民的青年节,走过120年的北京大学还有许多如此的“敢为天下先”。不久前,分析测试百科网采访了北京大学化学与分子工程学院应用化学系主任沈兴海教授,他带我们回顾了放射化学-应用化学专业63年的光辉历史并展望在新时代的发展,特别谈到我国对放射化学人才的急需,以及学科交叉后放射化学在多领域发挥的重大作用,希望帮助大家更多地了解北京大学应用化学,了解中国高校中创立最早、保存最好的放射化学研究和人才培养的基地。

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北京大学化学与分子工程学院应用化学系主任沈兴海教授

  核科学家的摇篮和汉中10年后的二次创业

  “4月21日,我们举办了放射化学-应用化学专业校友代表座谈会,会上校友们共同回顾了我们学科63年的发展历程。”沈兴海主任说,他从1982年起在北京大学放射化学-应用化学专业学习工作了近36年。

  1955年1月,根据国际形势和国防的需要,国家做出建立核工业的决定;而当时没有人才,根据周恩来总理签署的国务院令,北京大学1955年5月正式成立物理研究室(1958年12月成立原子能系,1961-2001年为技术物理系,简称技物系),设放射化学和原子核物理两个专业,迄今已走过63年的发展历程。因此,我国核科学高等教育的发源地就在北京大学技术物理系。中国“两弹一星”元勋朱光亚曾题词:核科学家摇篮。

  创办时的人才从全国四面八方调来。1955年5月高教部调浙江大学副教授、副教务长胡济民,东北人民大学教授朱光亚和北京大学教授虞福春负责筹备工作;从北京大学、浙江大学、吉林大学等校调优秀青年教师、大学三年级优秀学生等。到1957年8月,短短两年多时间里完成了一个教学单位的全部准备工作并培养了两届核物理专业和一届放射化学专业本科生共352名和技术培训班学员300余名。他们在原专业基础上成为初步掌握原子能科学技术的专门人才,被输送到我国崭新的核工业与原子能事业部门,缓解了我国核工业初创期人才短缺状况,为祖国的原子能事业贡献了力量。此后几年,技术物理系作为北京大学理科的一个重要大系,其放射化学和核物理两个专业在教学和科研领域稳步发展。

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物理研究室三位创始人(左起):胡济民、虞福春、朱光亚

  1969年在林彪一号命令下,技物系全体师生内迁到陕西汉中,历经10年到1979年初全体师生迁回北京大学,开始了二次创业。而就在汉中的10年,技物系放化专业还于1974年创建了环境分析化学的新专业,这一专业的成立在全国理科大学中是最早的,当时由唐孝炎任主任。

  迁回北京后,放射化学专业和环境分析专业招收了78级本科新生。1982年经国家教委批准,技物系本科放射化学和环境分析专业合并成立应用化学专业。2001年院系调整后,取消技术物理系编制,核物理等专业划入物理学院,应用化学专业划归化学与分子工程学院,环境化学专业划归环境学院。随后化学与分子工程学院成立应用化学系,沈兴海任副院长兼系主任。

  谈到为什么叫“应用化学”专业时沈兴海表示,高等教育的趋势是加强基础、淡化专业,而当时北京大学的学科发展理念就是要加强通才教育,增强专业的适应性。因此本科从1982年就改为“应用化学”专业。后来有一段时间,我国核工业的发展走入了低谷,1997年国家教育部在学科目录中对放射化学二级学科及放射化学硕士点和博士点的设置进行了调整。面临新的形势,沈兴海带领应用化学系教师果断地开始应用化学硕士点和博士点的建设,而放射化学在新的平台上得以继续发展。

  杰出人才的培养基地

  63年来,放射化学-应用化学专业在放射化学、核燃料化学、辐射化学、环境化学、生命科学、量子化学、超分子化学等领域的研究成果显著,研究成果多次获国家科技进步奖等奖项,出版近百部教材、专著和译著。沈兴海主任表示:“科研成果固然重要,但我觉得放射化学-应用化学专业最重要的成果是培养了很多优秀人才”。作为二级学科,北京大学放射化学-应用化学学科在人才培养方面取得了突出的成就,共培养了2400余名本科生、295名硕士生、160余名博士生和多批代培生。为我国核工业的创立和发展、为我国经济建设输送了大批高层次优秀人才。

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学科早期创始人:徐光宪、吴季兰、刘元方、孙亦樑、唐孝炎、王文清

  据统计,该学科教师和学生中产生了6位两院院士(学部委员),以及将军,高校校长等,目前还吸引了一批“千人计划”的学者。北京大学放射化学学科的创始人徐光宪先生,因在稀土化学、配位化学理论、核燃料化学领域的杰出成就而荣获2008年国家最高科学技术奖。吴季兰、刘元方、孙亦樑、唐孝炎、王文清等学科创始人,哈鸿飞、 高宏成、王祥云、沈兴海等不同时期的学科负责人,以及其他近200位优秀教师曾先后为放射化学、应用化学专业的创立和发展做出了重要贡献。 “我今天给学生上课时还谈到,唐孝炎先生在汉中时即创立环境分析化学专业,当时的条件非常艰苦,环境问题也不像现在受到如此关注,而我们的前辈就已敢为天下先,开创新的专业。现在国家多么重视环境,北大也成立了环境科学与工程学院,该学院里多位学术带头人毕业于我们这个专业。”沈兴海如是说。

  毕业生中产生了3位院士:徐光宪先生上世纪六十年代的学生黎乐民院士、现任职北大环境科学与工程学院的张远航院士、北京生命科学研究所副所长邵峰院士。2015年,邵峰成为我国最年轻的院士而备受瞩目。北大放射化学-应用化学专业培养的优秀毕业生还有很多:81级宗保宁师从闵恩泽院士,是2005年国家技术发明一等奖的第一完成人,现任中石化石油化工科学研究院副总工程师; 82级韩晓东现任河北省军区政委、省委常委;83级万钢现任中国原子能科学研究院院长;87级彭述明现任中国工程物理研究院核物理与化学研究所所长。在国外求学的学生中,有2位获得美国总统奖,2位获得斯隆奖,这两个重要奖项均是授予有早期成就的年轻科学家。“千人计划”专家、82级罗培志博士全职回国在苏州从事生物药物研发。

  “这说明我们的教学是成功的。我们在高等教育、人才培养方面,有很多新的理念。”沈兴海表示。关于教材建设,沈兴海谈到“徐光宪先生主编的《物质结构》获国家优秀教材特等奖。北大放射化学专业教师集体编著的教材《放射化学》影响了几代‘放化人’。上世纪80年代学习物理化学时,可参考的习题集很少,而北大编著的习题集曾风靡全国,共印了20余万册。该习题集是由王文清教授主编的,在化学高等教育中产生了较大的影响。”

  坚持特色 拓展应用和交叉

  全国有200多所高校设立应用化学专业,那么现在北大的应用化学系有哪些特色呢?

  沈兴海这样分析,“从全国来看,各高校设立的应用化学专业比化学专业还多,但各自背景不尽相同,有的源于理科背景,有的则源于工科背景。教学体系彼此也存在一定差异。中国化学会下设应用化学学科委员会,长春应用化学研究所是主任委员单位,北京大学是副主任委员单位。我本人从2001年起担任委员、现任副主任委员。连续几届的中国化学会学术年会应用化学分会或全国应用化学学术年会上,北京大学均负责主持两个时段的专题讨论,受到与会者的好评。本人多次担任分会主席或做大会邀请报告。”

  除了北京大学,最初设置放射化学相关专业的还有兰州大学、四川大学、复旦大学、南京大学等高校。80年代后我国核工业发展缓慢,部分高校原来的放射化学专业陆续停办。2004年后国家重新制定了快速发展核工业的战略,但放射化学的人才缺口很大,很多学校却很难恢复放射化学专业。北京大学放射化学-应用化学专业坚持63年,既保留了放射化学的专业特色,又拓展了学科的应用性、交叉性;教学方面,在保留特色的基础上进一步加强基础、拓宽专业。沈兴海提出的“以核科学技术为主线渗透交叉到多个化学相关领域,形成北大特色的理科应用化学发展模式”的思想也被广泛认同。

  竞争力更强的学科

  目前北大应用化学系的特色研究组有:超分子化学与核燃料化学、辐射化学与材料、核环境化学、核药物化学、有机高分子材料、放射化学与核药物、f区元素配位化学等。应用化学系设有放射化学公共研究平台、辐射化学公共研究平台、精准核药物公共研究平台。配置了PET-CT、ICP-MS、液闪、电镜等专用研究设备。应用化学系还设有钴源装置,目前正在建设生产核素的回旋加速器。

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放射化学开放平台建设

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辐射化学研究平台

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精准核药物研究平台

  有些人可能对放射性有健康安全方面的担忧,对此沈兴海表示,每个学科都有一套操作规范,一旦掌握规范就能避免危险。北京大学应用化学系的每个学生都接受过严格的专业训练,实验室也有规范的监控防护措施,60多年来没有发生过任何放射性事故。

  谈到学生毕业后的走向,沈兴海表示,早期毕业生多数到我国急需的核工业岗位,后来逐步分布到其他相关领域。放射化学专业的学生经历了化学和放射化学的双重培训,专业适应性更强,有很多人从事材料、能源、环境、生物药物研发等工作。从就业分布来看,一些国内外著名的高校和研究机构,如清华大学、中国原子能科学研究院、中国工程物理研究院(九院)、中科院高能物理研究所、中科院上海应用物理研究所等都有我们的毕业生。“我这里曾毕业一位女博士生,参加公务员考试,500多人竞聘一个岗位,她最终应聘成功。一是专业基础扎实,二是那个岗位在环保部核安全局,她因有放射化学专业背景而脱颖而出。近年来,我国核工业以及核药物、辐射加工等核技术应用行业快速发展,国家对放射化学人才的缺口都很大,毕业生更是供不应求。”

  应用化学系的未来

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领导题词

  沈兴海谈到应用化学系未来发展的几个重点。

  (1)人才培养为先,努力为核工业及其它相关行业输送高素质人才。

  培养高素质拔尖人才,是北大最根本性的任务。应用化学系不仅要在基础研究和应用基础研究上取得创新性成果,还要花更大力气培养学生。上好每一堂课,认真指导每一位研究生。努力做到因材施教,及时将最新研究成果转化为教学资源从而有效提高教学质量。

  (2)以核科学技术为主线,交叉渗透到多个领域,形成了北大特色的应用化学和放射化学发展模式。

  以沈兴海本人为例,他曾先后在加拿大蒙特利尔大学化学系和法国Louis Pasteur大学Lehn实验室工作,系统学习了超分子化学。回国后,沈兴海一直从事核燃料化学和萃取分离方面的研究工作。同时与超分子化学基础研究有机结合,将其高选择性和高分离效率的特点应用于核燃料化学,现在是超分子化学与核燃料化学研究组的学术带头人。

  (3)坚持原创,面向应用。

  多年实践,既取得了大批基础研究成果,又取得了多项重要原创性应用成果。举例来说,北大的支柱产业之一是“北大维信”的“血脂康”,它是由红曲提取物制成的调节人体血脂水平的现代中药,是北大放射化学专业教师自主研发中成药的一个成功范例,其中用到的关键技术之一是辐照菌种筛选。血脂康项目获得2001年中国高校科技进步二等奖,曾获北京市科技试验区拳头产品等多项殊荣。

  应用化学系其鲁教授主持研制开发的锂离子二次电池材料取得了重要进展。魏雄辉副教授发明的 “DDS烟道气除尘脱硫脱硝技术”获得2016年日内瓦国际发明展特别金奖。

  (4)坚定为国家需要服务的信念,并将其融入学科发展的文化内涵之中。

  除了满足国家新能源发展的需求,应用化学系最近还引进了年轻的学术带头人发展精准核药物。在人类健康研究领域,用放射性标记技术发展核药物是一个重要的方向,在近年来热门的靶向药物研发中也是一种关键技术。

  在材料、生命科学等交叉学科研究中,近年来许多尖端的研究中需要应用基础放射化学的技术,如放射性标记、放射性示踪等技术。沈兴海谈到正在努力搭建一些合作、服务和测试的平台,和校内外更多的单位合作,促生更多的交叉和创新。

  北京大学正在加快推进“双一流”建设。北京大学放射化学-应用化学专业将以更出色的成绩,为高等教育的创新发展、为中华民族的伟大复兴贡献力量!

  人物简介

  沈兴海,超分子化学与核燃料化学,博士,教授。现任北京大学化学与分子工程学院应用化学系主任,放射化学与辐射化学重点学科实验室主任,核科学与技术研究院副院长。任中国化学会理事、应用化学学科委员会副主任委员、化学教育学科委员会委员;中国核学会核测试与分析学会副理事长、核化学与放射化学分会常务理事;《核化学与放射化学》杂志主编、《应用化学》杂志编委。曾先后在加拿大蒙特利尔大学化学系从事博士后研究、在法国Louis Pasteur大学Lehn实验室任访问教授。长期主讲《物理化学》、《超分子化学》、《核燃料循环化学》等课程。主持国家级科研项目十余项,在国内外重要学术刊物发表论文110余篇,获授权国家发明ZL11项,出版著作2部、译著1部,参编著作两部。1999年获英国皇家化学会国际作者基金奖励,2005年入选“教育部新世纪优秀人才支持计划”。

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