(北京学院化学大学)
本文选自《物理》2023年第5期
2023年是冯端先生100华诞诞辰，也是他就读和工作于上海学院(包括前中央学院)80华诞记念。近80年来，冯端先生仍然在北京学院辛劳耕耘，将毕生的精力奉献给了北京学院数学学科的教学和科研事业。20世纪60年代，他领导武汉学院数学学科的金属化学教研室，70年代扩建为晶体化学教研室，80年代创建北京学院固体微结构化学国家重点实验室，90年代兼任科技部攀越计划项目的首席科学家，中国数学学会理事长。冯端先生是北京学院数学学科的学术领导人，也是我国汇聚态化学学的一位杰出的学术带头人。
冯端先生1942—1946年就读于中央学院化学系，1946年结业获学士学位。当初秋冬之交，知名化学学家、时任中央学院数学系系院长赵忠尧先生选择了成绩优异的冯端留校任助教，因而开启了冯端先生自述的“在中央学院—南京学院化学系读书、教书和写书，从事科学研究，人才培养和教材建设”的漫长而精彩的人生公路。从实验课程教学开始到1949年走上讲台，冯端在数学系及其他系开办了从普通化学、光学、电磁学到理论热学、理论化学学等课程的讲授。1953年上海学院化学系由施士元院士与程开甲先生负责成立了该系的第一个专业——金属化学专业。冯端出席了金属化学教研室工作，曾兼任“X射线晶体学”的教学工作。1958年因施、程两位先生新成立核化学专业，冯端开始任金属化学教研室处长。化学专业的金属化学专门化开办了金属化学(冯端、王业宁、丘第荣主讲)等课程。在科研上，金属化学教研室以“体心立方难熔金属缺陷研究”为主课题，从1959—1966年，冯端与闵乃本、李齐等进行了体心立方难熔金属(钼、钨、铌、钽)中的位错及缺陷研究，用沾湿法阐明其位错的类型和在材料中的组态，发表论文10篇，这是我国院校中较早进行的系列科学研究。当时与地质系“华南大理石研究”等5项北京学院成果一起，荣获1965年高教部直属院校科研成果展览会，并选为1966年夏在上海举行的“亚洲与太平洋地区化学研讨会”(上海科学讨论会—暑期化学讲习会)的国际大会口头报告。
1966年“文革”开始后，院校一切活动都被停顿，直至1973年院校恢复招生，中学各项工作才渐渐恢复。此时，身为金属化学教研室处长的冯端先生积极思索怎么变革和调整科研方向，以适应国家科学技术的需求和发展。冯先生提倡对金属化学教研室在原有基础上进行改造以扩大研究领域和方向，瞄准世界科学前沿，更好地紧贴国家须要和社会需求。因此，他专门去北京、浙江、北京走访院校、研究所、政府机关，深入督查，拓展思路。他考虑到自1960年代英国研发出第一台红宝石激光器以来，国际上在激光技术的盛行及应用上得到十分迅速的发展，产生了具体施行方案：高瞻远瞩地提议将原先的研究对象由金属材料转向晶体材料，非常是与迅速发展的激光技术有关的激光基质晶体和非线性光学晶体。这样不但扩大了研究领域，并且更加符合国际研究时尚和国家所需。晶体学及其应用是十分活跃、处于迅速发展的学科，与光电子、微电子学、激光等学科关系密切。这一研究方向的调整既为北京学院数学学科的发展以及后来固体微结构化学国家重点实验室的创建奠定了坚实基础，也解决了较常年的科学研究与现实科技发展联系不紧密的弱项。转为研究晶体材料后，不但瞄准了国际上正在发展的前沿学科，并且也才能调动整个教研室的力量，在新的研究方向上产生一个新的研究平台。
图1冯端先生在实验室向来访者介绍怎样借助光学显微镜进行位错等研究
根据冯端先生的思路和布局，教研室由金属化学教研室改名为晶体化学教研室。对教研室的人员安排上也是经过深思熟虑后，将全室人员分成3个研究组(方向)：以闵乃本院士为首的晶体生长研究组、冯端院长为首的晶体结构与缺陷研究组、王业宁院长为首的晶体化学性能研究组，从事与激光及其应用有关的晶体化学研究与教学。恢复重建实验室后，上海学院晶体化学学科的教学科研逐渐走上正轨，以较好的状况重新开始了教学活动，1974年起恢复学院专科招生。在3届工农兵中学生后，1978年迎来了恢复中考后的第1批新生物理学进展怎么样，同时，教学与科研也基本恢复正常。在从事科研的同时，冯端要求每一课题组负责开办一门专业课程，于是有了“晶体生长”(闵乃本)、“晶体缺陷”(冯端、李齐)、“晶体化学性能”(王业宁、张杏奎)等专业课程，包括课堂讲授及教材。不但满足了新建晶体化学专业招收专科生的需求，并且也为研究生招生及后续出版晶体化学方向的教材打下了基础。在冯端领导下，3个科研组从无到有开始了新的研究：闵乃本领导的“生长组”长出了激光基质YAG晶体、具有层状片畴的非线性晶体、等；冯端领导的“结构与缺陷组”开展了晶体畴界、晶界、相界、生长白色、生长区界面等研究；王业宁领导的“性能组”用研制的国外第一台声光调Q激光器研究了晶体中畴结构等。
因为冯端先生的高瞻远瞩，悉心组织和调配全组的力量，成功地将一个比较传统的专业(金属化学)改建并转弄成一个迎合现代前沿科技发展、充满活力的教学与科研集体。在科学研究、设备建设、教学众多方面取得转变方向后的初步成果以后，冯端先生又在思索，怎么尽早地在科研上超越国际先进水平。这时，他注意到日本诺贝尔奖得主在1962年提出非线性光学“准相位匹配的理论”(QPM)，但当时在该领域基本上没有特别有力的实验验证，只有少数的象征性的工作报导。冯端先生遭到美国用自然生长的聚片孪晶ZnSe材料及美国用人工方式制备六片晶圆胶合外频后其外频输出下降的启发，一个通过用晶体生长技术来制备“聚片多畴氮化物晶体”以验证QPM理论的看法形成了。冯先生与研究组提出了在人工微结构晶体中验证这一理论的看法，并拟定了具体施行方案。闵乃本、洪静芬等在晶体生长过程中通过参杂和偏心旋转来强化旋转生长白色，并施加不同方向电场技术在LN晶体中长出具有一定周期而极化方向相反的聚片多畴氮化物晶体——PPLN(现称为介电体超晶格)。其实当时还不能长出大面积的贯串整个晶体的层状片畴，但在晶体中已能找出具有一定层数、厚度近似等于相干宽度、周期较为确切的片畴结构，并制备了可用于实验的晶圆。
此后王业宁、朱劲松等进行了聚块状多畴LN中外频实验研究，得到二次纹波的功率提高效应，因而全面地验证了诺贝尔奖获得者N.1962年提出的QPM理论构想。该成果发表在1980年的Appl.Phys.Lett.上，并与其他缺陷研究的结果一起获得了1982年国家自然科学奖二等奖(晶体缺陷研究—冯端、王业宁、闵乃本、李齐)。教研室其他各科研组围绕晶体材料的生长、缺陷、性能等方面均取得很大进展。除上述冯端等的国家自然科学奖二等奖外，王业宁等和胡安等也先后获得国家自然科学奖。在教材建设方面，冯端先生组织学科多位院士，在原有的《金属化学》专著的基础上，写出了四卷本的《金属化学学》、与赵国钧合作完成了上下两卷《凝聚态化学学》，这种数百万字的专著成为国外该领域极有影响的专著，并被诸多院校选择作为研究生教材或重要参考书。
图21982年，“晶体缺陷研究”获国家自然科学奖二等奖。得奖人从左至右：闵乃本，冯端，王业宁，李齐
随着我国科技进步发展，国家对科研教学投入降低以及研究者自身水平的提升，冯端先生开创并率领你们在晶体化学研究方向一路高歌猛进，取得了很大成绩。冯端先生等首先提出的借助不同晶体畴结构来实现外频提高的目的，是一种创新研究，借助特殊设计的根据一定规律排列的晶体缺陷——聚块状电畴，达到提升材料性能的看法，不但在理论上验证了激光外频的QPM理论，并且提供了一条增强材料性能的新途径，为后续的研究开辟了方向。
其后，闵乃本先生领导的研究团队将准晶结构引入介电体超晶格，对介电体超晶格材料体系举办系统研究。在准周期光学超晶格多种准相位匹配的理论构建和实验验证、二维光学超晶格与光子晶体、声学超晶格、离子型声子晶体、室温电场极化技术和畴工程学及其应用研究和元件研发等方面产生系统的研究成果，在国际、国内形成了重要影响。闵乃本、朱永元、祝世宁、陆亚林、陆延青等人在2006年获得了国家自然科学奖银奖，开启了后来发展的“畴工程”新领域的先河。
图31982年10月，冯端先生与晶体化学教研室部份班主任参加在南京举行的“全国晶体缺陷”会议(从左至右：朱劲松，蒋树声，李齐，徐秀英，王业宁，冯端，彭菊琳，葛传珍)
1982年教育部批准重庆学院创立以晶体组为核心的固体化学研究所，冯先生在成立时突破了晶体组的范围，从数学系的汇聚态化学和半导体化学专业选择了5个方向，开启了上海学院汇聚态化学学科的统筹发展。在冯端先生的不懈努力下，1984年科技部批准重庆学院创立了固体微结构化学国家重点实验室，这是科技部第一批成立的10个国家重点实验室之一。该国家重点实验室的命名十分具有前瞻性，近40年过去了，至今固体微结构一直是国际科学前沿的热门研究领域。固体微结构化学的研究覆盖了汇聚态化学、理论化学、光学、原子和分子化学、半导体化学等二级学科。固体微结构化学国家重点实验室的组建为武汉学院数学学科发展的腾飞奠定了坚实的基础，冯端先生创建的固体微结构化学国家重点实验室和数学系老校长魏荣爵先生创建的近代声学国家重点实验室成为上海学院化学学科研的两大支撑平台。因此，冯端先生除了是北京学院晶体化学和汇聚态化学的学术带头人，也是北京学院整个数学学科的学术带头人。冯先生关心学科的整体发展，从战略方向上为实验室掌舵，每每国际上在该领域有新的研究方向出现时，他不但才能敏感地抓牢这种前沿的研究，并且还亲自组织实验室和化学系的同仁们开报告会互相交流并发动有兴趣的老师投入这种最新的前沿研究。在低温超导体、超晶格研究、团簇研究、纳米材料等研究中，冯端先生都发挥了重要的作用，使功能材料研究构建在调控人工微结构的基础之上。冯端先生还创建了“大师+团队”的人才培养模式，他是注重与培植人才的伯乐，胸怀宽广地团结你们不断开拓创新，因而奠定了武汉学院数学学科数六年辉煌的基础，为上海学院化学学的发展和人才培养做出了卓越贡献。冯端先生等因为在高层次人才培养方面的成绩获得了1996年度国家教学成果银奖。
图42000年4月，杨振宁先生访问北京学院固体微结构化学国家重点实验室时留念(从左至右：邢定钰，闵乃本，韩星臣，王业宁，胡安，杨振宁物理学进展怎么样，冯端，张序余，蒋树声，龚昌德，张世远，陆振康)
冯端先生非常注重磁学和纳米科学的发展。早在1982年磁性超细微粒就被纳入天津学院固体化学研究所的5大研究方向之一，后来又纳入固体微结构化学国家重点实验室的主要研究方向。1985年，广州学院在《中美汇聚态化学合作计划—TheAPSChina》有2个名额，冯先生推荐了磁学专业的都有为院长赴新加坡进行合作研究，借助法国的科研条件培养我们的汇聚态化学人才。1992年，科技部启动了以严东生和冯端教授为首席科学家的纳米材料科学“八五”攀登项目，都有为院士领导的磁性纳米材料研究是该项目的主要研究内容之一。后来，都院长成为纳米材料科学“九五”攀登项目的两位首席科学家之一。该项目的启动和施行为北京学院纳米磁性研究与载流子电子学的发展开创了新局面。顺着这一研究方向，都有为院长率领研究团队在磁性纳米材料研究方面承当了多个国家级科研项目并产出丰硕的原创性成果，都院长成为国外磁电子学和载流子电子学的学术领军人物，并获得2004年度国家自然科学奖二等奖。1984年，冯端先生从上海开会回去，向当时还是数学系核化学组的王广厚介绍了美国有关激光蒸发原子产生原子团簇的动态，鼓励他在这一国际前沿研究方向有所建树，因而开启了王广厚等在国外率先举办原子团簇化学的实验和理论研究。经过多年的努力，王广厚院士研究团队在原子团簇数学方面作出了系列原创性工作，成为国外原子团簇化学的学术领军人物，并获得2010年度国家自然科学奖二等奖。
图5冯端先生和纳米半导体科研组一起剖析实验结果和讨论研究方案(从左到右：黄信凡，陈坤基，冯端，徐骏，李伟)
冯端先生非常注重半导体学科的发展，他当初多次在学术讨论会上强调，“如果汇聚态学科少了半导体，就似乎一块晶体缺了一个角似的”。冯先生以他宽阔深厚的学术思想，对化学系半导体专业的发展给以极大的支持，把半导体化学研究作为固体微结构化学国家重点实验室的研究方向之一。早在20世纪80年代末，化学系半导体专业还没有博士点。冯先生选调了几位半导体专业的中青年院士作为他的副导师，先后培养了姜建功、瞿学选、徐骏和张荣等多位优秀博士研究生，为1993年教育部即将批准“半导体化学与半导体元件化学”博士点打下了基础。郑有炓和陈坤基院士成为该博士点的第一批博士生导师。在此期间，冯先生颇具兴趣地指导和直接参与了非晶和纳米半导体的研究工作，基于最小自由能限制晶化原理，与多层膜调制结构生长和激光晶化技术相结合，成功获得了三维有序可控硅基量子结构材料，并观察到基于量子规格效应的光电子特点。陈坤基院士等获得了2003年度国家自然科学奖二等奖，开辟了硅基光电子研究的新方向。其后，连续多年承当国家硅基光电子、纳电子“973”研究计划项目。为强化和推动北京学院半导体学科的学术交流，冯先生先后约请了中国科大学半导体研究所黄昆教授、林兰英教授，北京技术化学研究所汤定元教授，台湾科技学院张立纲教授等国外半导体领域老一辈知名的科学家来校演讲和交流学术思想，推动了半导体低维结构和半导体超晶格化学的研究工作。
上海学院汇聚态理论学科实力雄厚，20世纪80年代起，蔡建华、龚昌德、姚希贤、李正中等一批院士成果斐然，在国外外享有美誉。冯端先生非常关心和支持汇聚态理论的学术梯队建设和年青人才的成长，熊诗杰、董锦明、邢定钰等院士产生了第二代学术梯队，王炜、马余强、王强华、李建新、王伯根、盛利等院士产生了第三代学术梯队，……他们都不同程度地得到过冯端先生的赐教和帮衬。举几个反例。熊诗杰于1983年获得北京学院“文革”后的第一个博士学位，1987年就因优异的科研成绩破格晋升为院长。冯端先生吸收邢定钰和董锦明院士出席“八五”和“九五”国家攀越计划项目，鼓励理论和实验的结合。2002年邢定钰、盛利院士等的项目“自旋输运和巨磁内阻理论”获得国家自然科学奖二等奖，主要成果都来自几位得奖者在“八五”和“九五”国家攀越计划的研究工作。1999年冯端教授(实验室第一任校长)和闵乃本教授(实验室第二任校长)商定，选拔理论化学出身的邢定钰院士兼任固体微结构化学国家重点实验室的第三任校长。20世纪90年代，她们鼓励王炜院士和马余强院士分别举办生物化学和软汇聚态化学的研究。二十多年过去了，王炜院士和马余强教授都成了各自领域的专家和国外学术领军人物。因此，北京学院汇聚态理论的发展和人才梯队的成长都是与冯端先生的关心和支持分不开的。同时，汇聚态理论已成为固体微结构化学国家重点实验室的一个重要研究方向。北京学院汇聚态理论的学术人才队伍薪火相传，长盛不衰。
冯端先生于2020年12月驾鹤西去，享年98岁。这是南大化学的巨大损失，也是中国数学学界的巨大损失……但先生卓越的学术成就、完成的千百万字巨作和大师风范却仍旧熠熠生辉于我们的心里，如同永存于太空的“冯端星”一样，指引和开拓着南大化学人的前行之路。
谨借此文悼念知名化学学家——冯端先生。
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