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曹怡,有機光化學家。中國科學院感光化學所研究員。

曹怡曹怡

曹怡,有機光化學家。中國科學院感光化學研究所第一任所長。主要從事有機光化學研究,取得一系列開拓性進展。在組織中國光化學、感光科學研究和推動國際學術交流與合作方面發揮了主要作用,為發展中國光化學和感光科學事業作出了貢獻。

1 曹怡 -簡歷

曹怡芝加哥大學

1929年7月22日 出生於上海市。

1947-1951年 金陵女子大學化學系畢業。

1951-1954年 中國科學院計劃局科員。

1954-1956年 中國科學院有機化學研究所研究實習員。

1956-1975年 中國科學院化學研究所助理研究員。

1958-1960年 蘇聯科學院元素有機化合物研究所留學生。

1975年至今 中國科學院感光化學所副研究員(1978-1985年)、研究員(1985-)、副所長、常務副所長(1978-1986 年)、所長(1986-1993年)。

1983年6-8月 芝加哥大學化學系訪問教授。

2 曹怡 -生平

曹怡有機化學

曹怡,1929年7月22日出生於上海的一個知識分子家庭。父親曹曾祥,高級工程師,歸國華僑。1951年曹怡畢業於金陵女子大學化學系,分配到中國科學院工作,先後師從著名化學家王葆仁、林一、蔣明謙。1958~1960年留學蘇聯,師從蘇聯通訊院士弗立德林娜(Р.Х.Фреиgлииа)教授。在有機化學、高分子化學、理論有機和元素有機等多個領域從事研究工作,打下了堅實基礎。留學蘇聯僅兩年期間,在蘇聯學報上發表論文9篇,專利1篇,並完成了副博士論文,受到導師的讚揚。

60年代中期,中國科學院化學研究所開闢了一個新的研究方向——感光化學的研究。根據所領導決定,催化膠體研究室與有機化學研究室合併,投入特種膠片的研製。於是,曹怡從理論有機的研究轉向感光膠片的剖析與合成。她是有機方面負責人之一,配合感光膠片的研製,出色地完成了國家高速航空片99任務和衛星用膠片160任務,使中國在感光膠片研製方面縮短了與國際先進水平的差距,集體榮獲國家科技進步特等獎。

1975年感光化學研究所成立,進入領導班子的曹怡深感責任曹怡在擔任所長的同時,仍堅持科學研究工作。她注意把握研究方向,活躍在光化學的前沿領域。開始時,利用光化學反應開展新合成方法的研究;80年代初她較早地就注意到電子轉移光化學反應的重要性,在國內率先開展了光致電子轉移反應的機理研究,逐漸發展到從事高技術應用背景的研究;不僅在模擬光合作用方面提出先進的模型體系,而且在高技術研究方面也取得開拓性進展,使所從事的研究躋身於國際先進行列,分別於1988年和1995 年兩次獲得中國科學院自然科學二等獎。

3 曹怡 -主要成就

曹怡高分子化學

在光致電子轉移反應中怎樣發生三重態反應,特別是在電子轉移光氧化反應中又是怎樣發生單重態氧的反應,在國際上一直存在著爭論,屬研究熱點之一。曹怡及其合作者通過實驗研究證明了光致電子轉移反應中的三重態反應,包括電子轉移光氧化反應中的單重態氧反應和電子轉移光異構化反應中的三重態反應都是首先經過電子轉移,而後發生三重態反應的。

利用鹽效應以四正丁基四氟硼酸銨鹽為探針,為研究電子轉移反應機理建立了一個十分方便而又有說服力的方法。熒光淬滅及激光閃光光解實驗證明四正丁基四氟硼酸銨鹽能促進激基複合物解離而生成離子自由基對。從而證實凡是加鹽促進反應的,反應經由電荷分離過程;反之,反應經由電荷複合過程。利用鹽效應進一步證明了電子轉移光氧化反應中單重態氧是經過電荷分離過程而生成的。通過化學誘導動態核極化(CIDNP)和激光閃光光解等現代光譜技術,直接測得了反應中間體離子自由基對和離子自由基的特徵峰,曹怡為電子轉移反應機理提供了最直觀的有力證據。

人們一般採用三重態敏化劑或直接光照使降冰片二烯發生價鍵異構化來進行太陽能的儲存,由於降冰片二烯只能吸收紫外光,反應效率很低。曹怡和她的合作者的貢獻在於:為了更有效地利用太陽能,採用吸收可見光的染料(吖啶黃、吖啶橙、蒽、菲或咔唑)為敏化劑,通過電子轉移反應使之發生異構化反應獲得了成功。

曹怡以電子給體咔唑、菲和蒽為敏化劑,電子受體降冰片二烯為底物,利用不同長度的共價鍵連接形成了敏化劑和降冰片二烯的二元化合物在光激發下,實現了降冰片二烯的分子內電子轉移光異構化反應,生成了儲能化合物四環烷。這樣,既延長了體系的吸光波長,有效地利用太陽能,又促進了電子轉移,不因增加分子量而降低儲能效果,為太陽能儲存開闢了新方向。在敏化劑和降冰片二烯的二元分子中,二者的距離、構象對異構化反應都有影響。諸多因素決定了降冰片二烯的分子內電子轉換光異構化反應較分子間的反應具有更高的效率。同時,分子內光異構化反應所提供的數據也成為該類反應系電子轉移反應機制的另一佐證。

曹怡製備了幾種既含降冰片二烯,又含敏化劑為側基的高聚物,在溶液中及薄膜狀態下研究了它們的敏化光異構化反應,其中以敏化劑——降冰片二烯的二元分子為側基的高聚物的光異構化的效率最高。同時,利用鈷卟啉或三氟乙酸作催化劑,在室溫下實現了它們的反向異構化反應。從而在高分子體系中完成了光化學儲能和催化釋能的全過程,為這一儲能體系得以實際應用提供了有用的依據。

在太陽能分解水制氫的研究中,一般均採用給電子敏化劑,並且在體系中還需加入胺類作為電子犧牲體。曹怡和她的合作者則採用貧電子光敏劑,在分解水制氫的同時,使電子給體生成有用化合物而避免白白浪費,為可見光敏化還原甲基紫精分解水制氫開發了新的體系。

4 曹怡 -人物評價

曹怡從事化學研究工作40餘年,在國內外學術刊物上發表論文150餘篇。她為中國光化學的開創與組織作出了貢獻。在有機光化學學科領域做了不少系統的、創新性工作,先後培養了12名研究生,其中4名獲博士學位,8名獲碩士學位。近20年來,她17 次應邀在國際會議上作學術報告,成功地組織了多次國際光化學學術會議和中日、中美雙邊會議並擔任會議主席。她現任國際純粹與應用化學會(IUPAC)光化學學科國家代表,國際太陽能光化學轉換與儲存會議(ICS)國際組委會委員。

5 曹怡 -參考資料

[1] 數字科技網 http://www.cdstm.cn/zhuanlue/persondetails.jsp?personid=173615

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