(北京學院化學大學)
本文選自《物理》2023年第5期
2023年是馮端先生100華誕誕辰，也是他就讀和工作于上海學院(包括前中央學院)80華誕記念。近80年來，馮端先生仍然在北京學院辛勞耕耘，將畢生的精力奉獻給了北京學院數學學科的教學和科研事業。20世紀60年代，他領導武漢學院數學學科的金屬化學教研室，70年代擴建為晶體化學教研室，80年代創建北京學院固體微結構化學國家重點實驗室，90年代兼任科技部攀越計劃項目的首席科學家，中國數學學會理事長。馮端先生是北京學院數學學科的學術領導人，也是我國匯聚態化學學的一位杰出的學術帶頭人。
馮端先生1942—1946年就讀于中央學院化學系，1946年結業獲學士學位。當初秋冬之交，知名化學學家、時任中央學院數學系系院長趙忠堯先生選擇了成績優異的馮端留校任助教，因而開啟了馮端先生自述的“在中央學院—南京學院化學系讀書、教書和寫書，從事科學研究，人才培養和教材建設”的漫長而精彩的人生公路。從實驗課程教學開始到1949年走上講臺，馮端在數學系及其他系開辦了從普通化學、光學、電磁學到理論熱學、理論化學學等課程的講授。1953年上海學院化學系由施士元院士與程開甲先生負責成立了該系的第一個專業——金屬化學專業。馮端出席了金屬化學教研室工作，曾兼任“X射線晶體學”的教學工作。1958年因施、程兩位先生新成立核化學專業，馮端開始任金屬化學教研室處長?；瘜W專業的金屬化學專門化開辦了金屬化學(馮端、王業寧、丘第榮主講)等課程。在科研上，金屬化學教研室以“體心立方難熔金屬缺陷研究”為主課題，從1959—1966年，馮端與閔乃本、李齊等進行了體心立方難熔金屬(鉬、鎢、鈮、鉭)中的位錯及缺陷研究，用沾濕法闡明其位錯的類型和在材料中的組態，發表論文10篇，這是我國院校中較早進行的系列科學研究。當時與地質系“華南大理石研究”等5項北京學院成果一起，榮獲1965年高教部直屬院?？蒲谐晒褂[會，并選為1966年夏在上海舉行的“亞洲與太平洋地區化學研討會”(上?？茖W討論會—暑期化學講習會)的國際大會口頭報告。
1966年“文革”開始后，院校一切活動都被停頓，直至1973年院校恢復招生，中學各項工作才漸漸恢復。此時，身為金屬化學教研室處長的馮端先生積極思索怎么變革和調整科研方向，以適應國家科學技術的需求和發展。馮先生提倡對金屬化學教研室在原有基礎上進行改造以擴大研究領域和方向，瞄準世界科學前沿，更好地緊貼國家須要和社會需求。因此，他專門去北京、浙江、北京走訪院校、研究所、政府機關，深入督查，拓展思路。他考慮到自1960年代英國研發出第一臺紅寶石激光器以來，國際上在激光技術的盛行及應用上得到十分迅速的發展，產生了具體施行方案：高瞻遠矚地提議將原先的研究對象由金屬材料轉向晶體材料，非常是與迅速發展的激光技術有關的激光基質晶體和非線性光學晶體。這樣不但擴大了研究領域，并且更加符合國際研究時尚和國家所需。晶體學及其應用是十分活躍、處于迅速發展的學科，與光電子、微電子學、激光等學科關系密切。這一研究方向的調整既為北京學院數學學科的發展以及后來固體微結構化學國家重點實驗室的創建奠定了堅實基礎，也解決了較常年的科學研究與現實科技發展聯系不緊密的弱項。轉為研究晶體材料后，不但瞄準了國際上正在發展的前沿學科，并且也才能調動整個教研室的力量，在新的研究方向上產生一個新的研究平臺。
圖1馮端先生在實驗室向來訪者介紹怎樣借助光學顯微鏡進行位錯等研究
根據馮端先生的思路和布局，教研室由金屬化學教研室改名為晶體化學教研室。對教研室的人員安排上也是經過深思熟慮后，將全室人員分成3個研究組(方向)：以閔乃本院士為首的晶體生長研究組、馮端院長為首的晶體結構與缺陷研究組、王業寧院長為首的晶體化學性能研究組，從事與激光及其應用有關的晶體化學研究與教學。恢復重建實驗室后，上海學院晶體化學學科的教學科研逐漸走上正軌，以較好的狀況重新開始了教學活動，1974年起恢復學院?？普猩?。在3屆工農兵中學生后，1978年迎來了恢復中考后的第1批新生物理學進展怎么樣，同時，教學與科研也基本恢復正常。在從事科研的同時，馮端要求每一課題組負責開辦一門專業課程，于是有了“晶體生長”(閔乃本)、“晶體缺陷”(馮端、李齊)、“晶體化學性能”(王業寧、張杏奎)等專業課程，包括課堂講授及教材。不但滿足了新建晶體化學專業招收專科生的需求，并且也為研究生招生及后續出版晶體化學方向的教材打下了基礎。在馮端領導下，3個科研組從無到有開始了新的研究：閔乃本領導的“生長組”長出了激光基質YAG晶體、具有層狀片疇的非線性晶體、等；馮端領導的“結構與缺陷組”開展了晶體疇界、晶界、相界、生長白色、生長區界面等研究；王業寧領導的“性能組”用研制的國外第一臺聲光調Q激光器研究了晶體中疇結構等。
因為馮端先生的高瞻遠矚，悉心組織和調配全組的力量，成功地將一個比較傳統的專業(金屬化學)改建并轉弄成一個迎合現代前沿科技發展、充滿活力的教學與科研集體。在科學研究、設備建設、教學眾多方面取得轉變方向后的初步成果以后，馮端先生又在思索，怎么盡早地在科研上超越國際先進水平。這時，他注意到日本諾貝爾獎得主在1962年提出非線性光學“準相位匹配的理論”(QPM)，但當時在該領域基本上沒有特別有力的實驗驗證，只有少數的象征性的工作報導。馮端先生遭到美國用自然生長的聚片孿晶ZnSe材料及美國用人工方式制備六片晶圓膠合外頻后其外頻輸出下降的啟發，一個通過用晶體生長技術來制備“聚片多疇氮化物晶體”以驗證QPM理論的看法形成了。馮先生與研究組提出了在人工微結構晶體中驗證這一理論的看法，并擬定了具體施行方案。閔乃本、洪靜芬等在晶體生長過程中通過參雜和偏心旋轉來強化旋轉生長白色，并施加不同方向電場技術在LN晶體中長出具有一定周期而極化方向相反的聚片多疇氮化物晶體——PPLN(現稱為介電體超晶格)。其實當時還不能長出大面積的貫串整個晶體的層狀片疇，但在晶體中已能找出具有一定層數、厚度近似等于相干寬度、周期較為確切的片疇結構，并制備了可用于實驗的晶圓。
此后王業寧、朱勁松等進行了聚塊狀多疇LN中外頻實驗研究，得到二次紋波的功率提高效應，因而全面地驗證了諾貝爾獎獲得者N.1962年提出的QPM理論構想。該成果發表在1980年的Appl.Phys.Lett.上，并與其他缺陷研究的結果一起獲得了1982年國家自然科學獎二等獎(晶體缺陷研究—馮端、王業寧、閔乃本、李齊)。教研室其他各科研組圍繞晶體材料的生長、缺陷、性能等方面均取得很大進展。除上述馮端等的國家自然科學獎二等獎外，王業寧等和胡安等也先后獲得國家自然科學獎。在教材建設方面，馮端先生組織學科多位院士，在原有的《金屬化學》專著的基礎上，寫出了四卷本的《金屬化學學》、與趙國鈞合作完成了上下兩卷《凝聚態化學學》，這種數百萬字的專著成為國外該領域極有影響的專著，并被諸多院校選擇作為研究生教材或重要參考書。
圖21982年，“晶體缺陷研究”獲國家自然科學獎二等獎。得獎人從左至右：閔乃本，馮端，王業寧，李齊
隨著我國科技進步發展，國家對科研教學投入降低以及研究者自身水平的提升，馮端先生開創并率領你們在晶體化學研究方向一路高歌猛進，取得了很大成績。馮端先生等首先提出的借助不同晶體疇結構來實現外頻提高的目的，是一種創新研究，借助特殊設計的根據一定規律排列的晶體缺陷——聚塊狀電疇，達到提升材料性能的看法，不但在理論上驗證了激光外頻的QPM理論，并且提供了一條增強材料性能的新途徑，為后續的研究開辟了方向。
其后，閔乃本先生領導的研究團隊將準晶結構引入介電體超晶格，對介電體超晶格材料體系舉辦系統研究。在準周期光學超晶格多種準相位匹配的理論構建和實驗驗證、二維光學超晶格與光子晶體、聲學超晶格、離子型聲子晶體、室溫電場極化技術和疇工程學及其應用研究和元件研發等方面產生系統的研究成果，在國際、國內形成了重要影響。閔乃本、朱永元、祝世寧、陸亞林、陸延青等人在2006年獲得了國家自然科學獎銀獎，開啟了后來發展的“疇工程”新領域的先河。
圖31982年10月，馮端先生與晶體化學教研室部份班主任參加在南京舉行的“全國晶體缺陷”會議(從左至右：朱勁松，蔣樹聲，李齊，徐秀英，王業寧，馮端，彭菊琳，葛傳珍)
1982年教育部批準重慶學院創立以晶體組為核心的固體化學研究所，馮先生在成立時突破了晶體組的范圍，從數學系的匯聚態化學和半導體化學專業選擇了5個方向，開啟了上海學院匯聚態化學學科的統籌發展。在馮端先生的不懈努力下，1984年科技部批準重慶學院創立了固體微結構化學國家重點實驗室，這是科技部第一批成立的10個國家重點實驗室之一。該國家重點實驗室的命名十分具有前瞻性，近40年過去了，至今固體微結構一直是國際科學前沿的熱門研究領域。固體微結構化學的研究覆蓋了匯聚態化學、理論化學、光學、原子和分子化學、半導體化學等二級學科。固體微結構化學國家重點實驗室的組建為武漢學院數學學科發展的騰飛奠定了堅實的基礎，馮端先生創建的固體微結構化學國家重點實驗室和數學系老校長魏榮爵先生創建的近代聲學國家重點實驗室成為上海學院化學學科研的兩大支撐平臺。因此，馮端先生除了是北京學院晶體化學和匯聚態化學的學術帶頭人，也是北京學院整個數學學科的學術帶頭人。馮先生關心學科的整體發展，從戰略方向上為實驗室掌舵，每每國際上在該領域有新的研究方向出現時，他不但才能敏感地抓牢這種前沿的研究，并且還親自組織實驗室和化學系的同仁們開報告會互相交流并發動有興趣的老師投入這種最新的前沿研究。在低溫超導體、超晶格研究、團簇研究、納米材料等研究中，馮端先生都發揮了重要的作用，使功能材料研究構建在調控人工微結構的基礎之上。馮端先生還創建了“大師+團隊”的人才培養模式，他是注重與培植人才的伯樂，胸懷寬廣地團結你們不斷開拓創新，因而奠定了武漢學院數學學科數六年輝煌的基礎，為上海學院化學學的發展和人才培養做出了卓越貢獻。馮端先生等因為在高層次人才培養方面的成績獲得了1996年度國家教學成果銀獎。
圖42000年4月，楊振寧先生訪問北京學院固體微結構化學國家重點實驗室時留念(從左至右：邢定鈺，閔乃本，韓星臣，王業寧，胡安，楊振寧物理學進展怎么樣，馮端，張序余，蔣樹聲，龔昌德，張世遠，陸振康)
馮端先生非常注重磁學和納米科學的發展。早在1982年磁性超細微粒就被納入天津學院固體化學研究所的5大研究方向之一，后來又納入固體微結構化學國家重點實驗室的主要研究方向。1985年，廣州學院在《中美匯聚態化學合作計劃—TheAPSChina》有2個名額，馮先生推薦了磁學專業的都有為院長赴新加坡進行合作研究，借助法國的科研條件培養我們的匯聚態化學人才。1992年，科技部啟動了以嚴東生和馮端教授為首席科學家的納米材料科學“八五”攀登項目，都有為院士領導的磁性納米材料研究是該項目的主要研究內容之一。后來，都院長成為納米材料科學“九五”攀登項目的兩位首席科學家之一。該項目的啟動和施行為北京學院納米磁性研究與載流子電子學的發展開創了新局面。順著這一研究方向，都有為院長率領研究團隊在磁性納米材料研究方面承當了多個國家級科研項目并產出豐碩的原創性成果，都院長成為國外磁電子學和載流子電子學的學術領軍人物，并獲得2004年度國家自然科學獎二等獎。1984年，馮端先生從上海開會回去，向當時還是數學系核化學組的王廣厚介紹了美國有關激光蒸發原子產生原子團簇的動態，鼓勵他在這一國際前沿研究方向有所建樹，因而開啟了王廣厚等在國外率先舉辦原子團簇化學的實驗和理論研究。經過多年的努力，王廣厚院士研究團隊在原子團簇數學方面作出了系列原創性工作，成為國外原子團簇化學的學術領軍人物，并獲得2010年度國家自然科學獎二等獎。
圖5馮端先生和納米半導體科研組一起剖析實驗結果和討論研究方案(從左到右：黃信凡，陳坤基，馮端，徐駿，李偉)
馮端先生非常注重半導體學科的發展，他當初多次在學術討論會上強調，“如果匯聚態學科少了半導體，就似乎一塊晶體缺了一個角似的”。馮先生以他寬闊深厚的學術思想，對化學系半導體專業的發展給以極大的支持，把半導體化學研究作為固體微結構化學國家重點實驗室的研究方向之一。早在20世紀80年代末，化學系半導體專業還沒有博士點。馮先生選調了幾位半導體專業的中青年院士作為他的副導師，先后培養了姜建功、瞿學選、徐駿和張榮等多位優秀博士研究生，為1993年教育部即將批準“半導體化學與半導體元件化學”博士點打下了基礎。鄭有炓和陳坤基院士成為該博士點的第一批博士生導師。在此期間，馮先生頗具興趣地指導和直接參與了非晶和納米半導體的研究工作，基于最小自由能限制晶化原理，與多層膜調制結構生長和激光晶化技術相結合，成功獲得了三維有序可控硅基量子結構材料，并觀察到基于量子規格效應的光電子特點。陳坤基院士等獲得了2003年度國家自然科學獎二等獎，開辟了硅基光電子研究的新方向。其后，連續多年承當國家硅基光電子、納電子“973”研究計劃項目。為強化和推動北京學院半導體學科的學術交流，馮先生先后約請了中國科大學半導體研究所黃昆教授、林蘭英教授，北京技術化學研究所湯定元教授，臺灣科技學院張立綱教授等國外半導體領域老一輩知名的科學家來校演講和交流學術思想，推動了半導體低維結構和半導體超晶格化學的研究工作。
上海學院匯聚態理論學科實力雄厚，20世紀80年代起，蔡建華、龔昌德、姚希賢、李正中等一批院士成果斐然，在國外外享有美譽。馮端先生非常關心和支持匯聚態理論的學術梯隊建設和年青人才的成長，熊詩杰、董錦明、邢定鈺等院士產生了第二代學術梯隊，王煒、馬余強、王強華、李建新、王伯根、盛利等院士產生了第三代學術梯隊，……他們都不同程度地得到過馮端先生的賜教和幫襯。舉幾個反例。熊詩杰于1983年獲得北京學院“文革”后的第一個博士學位，1987年就因優異的科研成績破格晉升為院長。馮端先生吸收邢定鈺和董錦明院士出席“八五”和“九五”國家攀越計劃項目，鼓勵理論和實驗的結合。2002年邢定鈺、盛利院士等的項目“自旋輸運和巨磁內阻理論”獲得國家自然科學獎二等獎，主要成果都來自幾位得獎者在“八五”和“九五”國家攀越計劃的研究工作。1999年馮端教授(實驗室第一任校長)和閔乃本教授(實驗室第二任校長)商定，選拔理論化學出身的邢定鈺院士兼任固體微結構化學國家重點實驗室的第三任校長。20世紀90年代，她們鼓勵王煒院士和馬余強院士分別舉辦生物化學和軟匯聚態化學的研究。二十多年過去了，王煒院士和馬余強教授都成了各自領域的專家和國外學術領軍人物。因此，北京學院匯聚態理論的發展和人才梯隊的成長都是與馮端先生的關心和支持分不開的。同時，匯聚態理論已成為固體微結構化學國家重點實驗室的一個重要研究方向。北京學院匯聚態理論的學術人才隊伍薪火相傳，長盛不衰。
馮端先生于2020年12月駕鶴西去，享年98歲。這是南大化學的巨大損失，也是中國數學學界的巨大損失……但先生卓越的學術成就、完成的千百萬字巨作和大師風范卻仍舊熠熠生輝于我們的心里，如同永存于太空的“馮端星”一樣，指引和開拓著南大化學人的前行之路。
謹借此文悼念知名化學學家——馮端先生。
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