基本介紹
- 中文名：陶愉生
- 國籍：中國
- 職業：物理化學家
- 畢業院校：北京大學
個人履歷,技術成就,主要論述,
個人履歷
1923年10月9日 出生於北平。
1941年末至1942年 西南聯合大學先修班。
1942-1943年 西南聯合大學化學系一二年級。
1943年11月至1945年9月 中國遠征軍譯員。
1945年9月至1946年5月 繼續求學，西南聯合大學化學系二年級。
1946年11月至1948年6月 北京大學化學系三四年級並畢業。
1948年9月至1950年8月 美國史丹福大學化學系研究生並獲1951年碩士學位。
1950年10月 進入大連大學科學研究所工作（該所先後易名為東北科學研究所大連分所、中國科學院工業化學研究所、中國科學院石油研究所，1962年初更名為中國科學院大連化學物理研究所）。
1983年8月 晉升為研究員。
技術成就
陶愉生，1923年10月9日出生於北平一個嚴母慈父的知識分子家庭。幼年時正值國難當頭，他不時逃難，在一個學校里連續讀書時間最長的是在育英國小的三年。後人天津南開中學。“七七”事變後他從北平乘火車南下，沿途目睹了令他終生難忘的情景：每列車廂中有一名日本兵手持上了刺刀的步槍對準中國乘客。祖國備受凌辱的一幕幕慘景激發了他的愛國之心。在重慶南開中學讀畢高二後，他進入西南聯大先修班，1942年入化學系。1943年回響號召主動參加遠征軍任譯員，參與了中國遠征軍的培訓和打通滇緬公路的關鍵性戰役——松山戰役。1945年秋回西南聯大繼續學習並參加了“一二·一運動”。1946年聯大復員，他轉入北京大學。此後，他對化學動力學發生興趣，四年級時跟隨陳美覺講師做畢業論文，題目是“The Kinetics of the Reaction between Iodine and Sodium Formate”。這是一個液相反應動力學研究，他們對已發表的反應歷程做了一定的修正。
1948年秋，陶愉生赴美國史丹福大學化學系讀研究生，碩士論文題目為“Kinetics of the Decomposition of Nitrogen Pentoxide at High Temperature”，導師為Harold S.Johnston助教授。他利用一台陰極射線示波器作為信號快速記錄器，反應體系透過光信號強度隨時間之變化由光電倍增管接收，用停流（stop-flow）法把五氧化二氮單分子氣相分解反應的速率測定從65℃延伸到123℃。此反應是半衰期小於1秒的快速反應，測出了反應活化能和低溫時的沒有顯著變化。但含3個可調解參數（活化能ε*，單位時間的活化分子自發分解係數λ0及振動自由度S）的單分子反應速率常數公式，在此溫度範圍已不適用。他以NO3為中間物對五氧化二氮的分解歷程作了解釋。
當中華人民共和國成立時，陶愉生身在國外，急切希望回國參加建設。他放棄了繼續工作一年即可在斯坦福拿到博士學位或赴英國牛津師從Cyril N.Hinshelwood（1956年諾貝爾化學獎獲得者）攻讀博士學位的兩個機會，毅然回國。1950年10月他進入大連大學科學研究所，從事固定床CO+H2合成液體燃料用沉澱鐵催化劑製備工作。在科研為生產服務方針的指引下，他放棄了自大學時代即已對之萬般鐘情的反應動力學，在鐵催化劑製備研究方面一乾就是8年，希望以鐵代替我國奇缺的鈷。1954年起他又改為研究製備氮化熔鐵催化劑為在流體床中合成之用。同年夏他去北京大學聽了唐有祺教授的結晶學講座。1956年他又去中國科學院物理研究所學習粉末法X射線衍射技術，回所後在國內首次得出催化劑的X射線衍射圖。
1958年陶愉生從事硼氫高能燃料研究，製備了二硼烷及其同系物。他摸索了氫化鈉及三氟化硼乙醚絡合物的製備方法後，親自到大連化學工業公司所屬工廠幫助建立了兩個有關車間。隨後他提出改用廉價鋁代替鈉，終於研究成功只用鋁粉、氫氣、氯乙烷和三氧化二硼製備二硼烷的新方法。
1962年初，中國科學院石油研究所改名大連化學物理研究所。該所原先只從事催化劑及催化反應，色譜等分析方法以及化工分離和化學工程三大領域的工作，化學物理的研究基礎極其薄弱，陶愉生根據一系列物理實驗技術（如X射線、紅外及紫外光譜，電子顯微鏡，電子衍射，核磁共振，順磁共振和質譜等）在化學領域中都起過非常重要的作用，預測60年代物理領域新突破——雷射的發現，由於它有高強度、單色性、相干性、方向性等性質，也一定會在化學科學中有美好前途，當時國內外化學界對雷射的了解還很少。他具體建議開展雷射作為Raman光譜光源，用雷射研究光化學反應和催化反應以及化學動力學等四方面的研究。多年後這些方面的研究工作在國外確實蓬勃地展開了。特別是雷射光譜學，由於以後陸續發現了各色各樣的新雷射光源而引起了光譜學領域的革命。他最希望的還是通過雷射研究帶動他熱衷的化學動力學研究。
1962年秋，大連化學物理所在青島召開會議討論該研究所未來方向，決定將閃光光譜課題由陶愉生領導。次年他被派往吉林大學參加唐敖慶教授的群論講座。1964年底當他正在金縣參加社會主義教育運動時，黨委決定他的課題組從閃光光譜改為研究化學光源——用煙火藥燃燒發出的各色光源泵浦固體雷射器。為此，他們從上海光學精密機械研究所引入了第一台雷射器——釹玻璃雷射器。
1965年陶愉生參加中國科學院召開的基礎研究討論會時，偶然看到一本新期刊《化學與工程新聞》（C&EN Feb.838-40 Research 1965），報導了伯克利加州大學的G.C.Pimentel和J.V.V.Kasper化學雷射研究取得突破進展的訊息。他當即向有關領導報告這一信息而且及時向科學院書面建議儘快安排化學物理所開展化學雷射研究。上海光機所的黃武漢教授得知這一突破後也爭取開展此項研究。最後中國科學院技術科學部決定上海、大連同時進行。1966年初他的小組擴大了力量開始研究用化學能泵浦的H2+Cl2反應的化學雷射，同時派出郭礎、李開罷支援上海。他們在上海製備出高純度的三氟碘鉀烷從而使上海小組得以實現用電能激勵的光解碘原子化學雷射。
陶愉生堅持一定要開展利用化學能作為雷射能源的研究，因為化學能泵浦的雷射不僅在地球上是可攜帶的雷射器，且還能帶到其他星球使用，而用電能為能源只能用火車攜帶在鐵路沿線使用。在他的長期倡導下，到1966年底在克服了H2+Cl2預混、調諧雷射腔及證實雷射輸出三個困難之後終於宣告：振動激發HCl+化學雷射在大連誕生。在化學物理基礎薄弱且沒有雷射研究基礎的大連化學物理所，只用一年時間就達到國際化學物理和化學雷射研究的前沿（比美國晚兩年）。小組裡的張榮耀以其精湛技術在化學雷射器研製中起了關鍵作用。
“文化大革命”開始後，陶愉生“靠邊站”，他花了許多時間坐在圖書館。此時正值雷射科技突飛猛進之時。先是只要每兩個月面貌就更新，到70年代末舒緩到每兩年面貌更新一次，比起其他學科的變化仍要快。這種情況在科技史上是罕見的，而他有幸躬逢其盛。他總是及時向組內20多位同志通報進展情況。儘管當時駐所工、軍宣隊屢屢強迫他們改行去“聯繫實際”，但組內同志認識到雷射的美好前景和國家未來對它的需要，說什麼也不肯下馬。這期間他們研究的CS2+O3新化學雷射比蘇聯早9年，他們在國內最早開展染料雷射研究。為了使這個課題組不被拆散，他們不得不搞了一個紅外雷射用於機場雷達導航大螢幕顯示的項目。保住小組就是為爾後發展保留種子。
由於影印期刊滯後，直到1968年2～3月陶愉生才看到Science上的題為“Selective laser photocatalysis of bromine reactions”的一篇文章[157（1384），40～43（1967）]。此文之所以特別吸引他的原因是：它利用雷射的高度單色性選擇性地引發天然溴分子的一個化學反應（天然溴有79Br和81Br兩種同位素），於是雷射終於與化學反應結合了。他立即向組內同志做了傳達。一次，他和郭礎、陳錫榮議論這類反應的套用前景，猛然得出可用於分離同位素的令人興奮的想法。全組當即於1968年3月中旬組織了討論。會上他回顧了20年代初美國原子能委員會已經用單色性及方向性很差的汞的幾條譜線成功分離了汞的7個同位素的這段歷史，接著又討論由氫到鈾的同位素用光化學方法分離的可能性，最後還對如何使用雷射技術進行了討論。隨後他向革委會負責科技工作的同志建議開展此項研究工作，得到的答覆是要先做個成本核算，划算再開展。不久青海鹽湖所一位同志來向他詢問雷射分離同位素的情況，他毫無保留地做了詳細介紹。後來他還寫了一篇文章介紹同位素分離。雖然當時不允許他參加科學院所召開的有關會議，但他儘自己所知著文供會議參考。對雷射分離同位素的研究因種種原因他未能直接參與，但在他的學術生涯中，這是令他最感欣慰和最覺美好的一頁。1972年他在德國出版的Laser+Elektro=Optik上讀到德國科學家剛在餐桌上討論雷射分離同位素，比他們看出這條路要晚4年。
1968年夏，陶愉生被關進牛棚。他邊學《毛選》，邊不忘雷射。他把想法寫在一張張小紙條上，不幸紙條被查出，全部被沒收。
“文化大革命”10年間，他雖然沒有下鄉並有被啟用的跡象，但對“四人幫”他仍不停地做力所能及的抵制。有位所負責老同志多次點撥他，勸他不要做契珂夫小說中的“套中人”，後來還說什麼“你再不出來，等人家從農村回來就沒有你的地盤了。”但為了維護人的尊嚴他堅決不肯順從。一夜他輾轉反側，連夜敲開黨委書記的家門，直陳他對“文化大革命”的意見，最後險些被打成反革命分子。陶愉生做人的原則是，明知可能會吃虧，也要儘量做到於心無愧。1974 年“批林批孔”開始，他無法安心研究，又一次直言不諱地坦陳自己的觀點因而再次受到批判，他不得不離開研究室轉到情報室。
陶愉生的高尚人品一直為同仁們所敬佩。在那個年代裡，他雖然身處逆境，但他對前來求教的所內外同行所提出的學術問題，都能做到無保留地回答，將自己在雷射化學方面的多年的心得和對剛剛興起的微觀反應動力學方面的了解，傾其所有和盤托出。
1979年以後的14年間，陶愉生常為得到不多的研究經費和人員條件差所困擾。儘管如此，他仍然堅持培養了6名碩士研究生。他們研究了O（1D）和F原子的一系列反應：測定了O（1D）+H2，D2，HD，CH4，CHClF2和F+H2，CH4，C2H6，C3H8，nC4H10等10個基元反應的產物振動能分布。此外還發現O（1D）+D2，HD，CH4，C2H64箇中國人首次發現的新化學雷射反應及OD+和OH+的30餘條新的紅外雷射譜線和O（1D）+CHClF2→HCl++COF2的新化學雷射反應通道。其中O（1D）+D2反應曾被美國的約翰霍普金斯大學的D.W.Robinson教授根據他測定的OD+轉動能分布結果認為不能產生振動—轉動化學雷射的。O（1D）+CHClF2也被不止一個實驗室認為不可能出HCl雷射。在實驗室技術和實驗方法上，他的實驗室也做出許多改進。他們用的引發化學反應的微秒級的閃光燈壽命比國外化學雷射創始人G.C.Pimentel實驗室中的閃光燈壽命提高一個數量級以上。他們發明的一個尋找脈衝雷射新譜線的簡易裝置，改進了在雷射腔內加入光學損耗測雷射增益的方法，並且利用降低反應物分壓和增加惰性氣體分壓以取得更好的實驗數據。他們把實驗測得的振動能分布與計算機模擬計算相結合使得到的振動能初始分布數據更合理。他認為化學雷射法測定產物的初始振動能分布比雷射誘導螢光或紅外化學發光法都更為優越。他主張用長反應管測低增益化學雷射反應以便得到動力學數據。
1980年，國外連續報導了用實驗方法探測化學反應過渡態的可見發射光譜（J.C.Polanyi）和雷射探測過渡態吸收光譜（P.R.Brooks）兩則振奮人心的訊息。陶愉生未敢放棄已有的化學雷射貿然轉移方向。探測快速反應過程的技術需要從微秒級提高到飛秒級，為此，申請了基金並安裝了儀器設備（顧玉昆起了很大作用），後因未獲得後續基金的支持而無法進行實驗工作。此時他猶記國中化學課本中的第一句話：“化學者研究化學變化之學問也。”化學變化乃舊化學鍵斷開，新化學鍵形成的過程。而過渡態則為舊鍵將斷未斷，新鍵將成未成之際，整個體系的一種亞穩狀態。如果用微觀反應動力學實驗探測手段和量子化學計算相結合把這個狀態搞清楚即可得到化學變化之精髓。
從1987年起，陶愉生為碩士研究生講授統計熱力學，自編了講義。臨退休前他還念念不忘雷射事業在大連化學物理所的發展，建議結合所內三大研究領域開展雷射分析化學、雷射分離技術和結合催化劑製備的雷射表面吸附研究。這樣大連化學物理所將能在下個世紀形成自己的研究特色。
陶愉生重視實驗的準確度和精密度，重視實驗記錄的質量。他要求記錄要自己懂，別人懂，現在懂，若干年後還能懂。為此，他給研究生提出幾條要求。他認為實驗工作是感性認識階段，是直接經驗。如果實驗發生了錯誤，論文寫得再好也不足取。他主張發表論文時，實驗工作者名字放在前面，總結、歸納、撰寫者無論如何只能放在後面。
陶愉生為人坦率，誠實，誠懇。每在圖書館中有所得，遇到組內同志或知音就會心花怒放地講述。間或一時講不明白，就回去再看再講。他對重大科學事件了解得比較清楚，形成了自己的學術觀點與風格。
主要論述
1 Harold S. Johnston and Yusheng Tao. Thermal Decomposition of Nitrogen Pentoxide at High Temperature. J. Am. Chem. Soc. ,1951,73: 2948～2949
2 Harold S. Johnston, Louise Foering, Yusheng Tao, et al. The Kinetics of the Thermal Decomposition of Nitric Acid Vapor. J. Am. Chem.Soc. 1951, 73: 2319～2321
3 陶愉生.雷射與分子反應動力學.套用雷射，1982，2（1）：16～17
4 Yulin Huang, Yukun Gu, Yusheng Tao, et al. , The Nascent Prodouct Vibratioanl Energy Distribution of the Reaction by the Grating Selection Chemical Laser Techniques. Chem. Phys. Lett. ,1986,127 (5): 432～437
5 Shaoping Lu, Chengshan Liu, Yusheng Tao, et al. Chemical Laser Grating Selection Measurement of Initial Vibrational Energy Distribution by Reactions of F Atoms with H2，CH4，C2H6.J.Chem.Phys.，1988，88（4）：2379～2392
6 顧玉昆，邵君龍，陶愉生等.化學雷射光柵選頻技術在化學動力學方面的套用.化學物理學報，1992，5（5）：327～336
7 Chengwen Zhao, Yijian Gu, Yusheng Tao, et al. ,A Novel Method for the Preparation of Diborane from Aluminum, Ethyl Chloride, Boron Oxide and Hydrogen. Heteroatom Chem. 1992, 3(3):271～274
8 李百恕，王科，陶愉生等.高濃度臭氧的化學分析.化學通報，1993，（3）：55～56
9 唐有祺，陶愉生，馮識民合譯.多相催化劑的X射線分析.北京：科學出版社，1963
10 M.J.Pilling：Reaction Kinetics，Oxford Chemistry Series，Oxford Clarendon Press，1975陶愉生譯.反應動力學.北京：科學出版社.1986
11 R.D.Levine&R.B.Bernstein：Molecular Reaction Dynamics.Oxford，Clarendon Press，1974陶愉生譯.分子反應動力學.北京：科學出版社，1986
