沙国河（物理化学与激光化学）院士｜我国首台化学激波管及化学激光器研制先驱与分子碰撞传能量子干涉效应的发现者#

1. 研究方向#

沙国河院士长期致力于激光化学、分子反应动力学、气相爆轰波及化学激光技术的研究。他聚焦于解决国防高能火箭燃料合成、强激光武器系统研制、以及微观化学反应状态传能机制中的重大科学和技术瓶颈。他围绕“微观态-态过程与能量转移规律”这一主线，系统开展了激光光学双共振多光子电离技术研究，阐明了多核及多电子体系激发态的快速预解离机制与碰撞动力学，并将物理化学基础研究向高端科普转化，为大国重器研制和青少年科技启蒙打下了极具特色且不可替代的基石。

2. 标志性成果#

• 中国首台化学激波管与高温快速化学反应动力学研究（填补国内空白）：在 $20$ 世纪 $50$ 年代末至 $60$ 年代，面向国家对固体、液体高能燃料爆轰规律研究的迫切国防需求，沙国河白手起家，自行设计和组装了我国第一台化学激波管（$\text{Chemical Shock Tube}$）。他在气相爆轰波实验中首次确定并论证了点火延迟时间与爆轰波三维脉动结构（$\text{Pulsation Structure}$）的本质关系。以此装置为平台，他揭示了高温快速气相反应过程中的微观热力学平衡动力学规律，填补了我国高温化学反应动力学研究在设备和实验方法上的历史空白。

• 国防特种微波吸收材料与高能化学激光器系列首创（国防重大应用贡献）：在 $70$ 年代，为满足国防军工对雷达隐身和电磁屏蔽的急需，他带领团队研制出了性能优良的微波吸收材料，解决了重要军事装备的抗干扰难题。随后，他投身我国强激光事业，参与设计、研制出我国第一台化学激光器——“光引发氯化氢（$\text{HCl}$）脉冲化学激光器”；继而主力攻克并成功研制了达到万瓦级（$10\text{ kW}$）功率的“燃烧驱动连续波氟化氢/氟化氘（$\text{HF/DF}$）强化学激光器”，并顺利完成了首次室外打靶试验。在此基础上，他开展了电子束引发脉冲 $\text{HF}$ 激光器研究，使激光化学效率和电效率跨入国际先进行列，并进行了国际上首次“激光支持爆震波等离子体的屏蔽效应”的开创性探究。

• 分子碰撞传能中量子干涉效应的首次实验观察（国家自然科学二等奖成果）：自 $80$ 年代起，沙国河协助张存浩院士开拓激光化学新方向，在激光光学双共振多光子电离光谱（$\text{OODR-MPI}$）领域取得一系列突破。他创造性地发明了离子凹陷光谱（$\text{Ion-dip Spectroscopy}$）与双共振光谱，用以探测和重构极短寿命激发态分子的微观晶格能级。最重要的学术突破在于，他带领团队在国际上首次在无辐射跃迁的“分子碰撞传能”过程中，实验观察并确证了分子碰撞传能中的量子干涉（$\text{Quantum Interference}$）现象，首次定义并实验测出了单-三重态传能通道间的干涉角，发现了态-态传能速率的基本规则与微观动力学机制。该发现荣获 $1999$ 年度国家自然科学奖二等奖，并被评为 $2000$ 年“中国十大科技进展新闻”。

• 全国首家青少年科普院士工作站创设与手作教具实践（大国科普先驱）：年近七旬时，沙国河受 $2001$ 年新疆讲学启发，将科学人生的重心转向青少年科学普及。他在一间不足 $10$ 平方米的办公室里，亲手绘制草图、跑五金建材市场买材料，手工打磨、组装出高压静电除尘、平面形马德堡半球、光纤激光传输、激光点火等数十套科普演示仪器，将深奥的物理化学规律“桌面上演练”。他在大连沙河口区设立了全国首家青少年科普院士工作站，连续 $20$ 余年为两万五千余人次中小学生义务授课，被孩子们亲切地称为“实验爷爷”，曾荣获“全国科普工作先进个人”及 $2021$ 届全国“最美科技工作者”称号。

3. 学术地位与影响#

沙国河院士是我国高能燃料、燃烧爆轰、化学激光器研制以及激光化学基础研究的开拓者与奠基人之一。他从国家战略的粗放燃料与国防激光技术出发，带领我国多相及分子碰撞传能理论走向国际学术最前沿。他一生在国内外重要杂志发表高水平论文百余篇，包含在国际顶尖学术期刊 Science 上发表的里程碑成果。作为英国皇家化学会会士、大连化物所的核心科学中坚，他为我国培养了 $30$ 余名德才兼备的硕士、博士研究生。他以高能物理、强光激发在国际上确立了中国学者在碰撞动力学和量子相干控制层面的顶尖领导地位。

1. 教育背景#

• $1952.09 - 1957.07$：北京石油学院（现中国石油大学）炼制系人造石油专业，本科毕业（期间由于基础优异、自学了物理等多学科专业，成绩常年保持年级第一、二名）

• 中途参军经历：$1950.11 - 1952.08$，年仅 $16$ 岁的沙国河响应抗美援朝保家卫国号召在成都义务参军，成为志愿军战士，于 $1952$ 年复员保送上大学。

• $1984.10 - 1986.04$：德国马普量子光学研究所（Max Planck Institute for Quantum Optics），访问学者/客座教授（期间他利用自己设计、仅价值 $1$ 马克的精简反射装置，在极短时间内完成并验证了德国团队用价值 $50$ 万马克的高精尖设备长达一年多都没能攻克的极短寿命激发态光谱实验，令西方同行叹服）

2. 工作履历#

• $1957.09 - 1984.10$：中国科学院大连化学物理研究所（原石油研究所），历任助理研究员、副研究员（在张存浩院士指导下开展催化吸附波、火箭推进剂及高能爆轰动力学攻坚）

• $1986.04 - 2004$：中国科学院大连化学物理研究所激光化学研究室，主任、研究员、博士生导师、学术委员会委员（于 $1997$ 年 $11$ 月正式当选为中国科学院院士）

• $2004 - 至今$：中国科学院大连化学物理研究所，退休院士/研究员，大连沙河口区青少年科普院士工作站，创始人、首席科学家、义务主讲人。

1. 国家级与省部级科技奖项#

• 国家级科技奖项：

  • 国家自然科学奖二等奖（$1999$ 年度，第一完成人，获奖项目：“分子碰撞中的量子干涉效应”）

  • 国家自然科学奖一等奖（$1980$ 年代，重要合作完成人，获奖涉及火箭推进剂燃速与多层火焰理论）

• 科学院及省部级科技奖项：

  • 中国科学院自然科学奖一等奖（$1997$ 年度，第一完成人，获奖项目：“分子碰撞传能研究”）

  • 国防科委重大科技成果二等奖（$1979$ 年度，重要完成人，获奖项目：“燃烧驱动连续波 $\text{HF(DF)}$ 强化学激光器”）

  • 全国科学大会奖（$1978$ 年度，主要完成人，获奖项目涉及固体密相输送及激波管基础工艺）

2. 国际与行业重大奖项#

• 学术大奖：

  • 荣获首届“吴健雄物理奖”（$1990$ 年代，表彰其在微观分子碰撞及多光子光谱领域的核心物理突破）

  • 荣获何梁何利基金“科学与技术进步奖（化学奖）”（$2003$ 年度）

3. 其他重要荣誉#

• 科普与综合先进个人荣誉：

  • 荣获中央宣传部、中国科协、科技部等六部门联合授予的全国“最美科技工作者”称号（$2021$ 年度，十位获奖人之一）

  • 荣获“全国科普工作先进个人”称号（$2016$ 年度）

  • 荣获中国科学院“科普工作先进个人”称号（$2014$ 年度）

  • 荣获大连市关心下一代工作“终身成就奖”（$2017$ 年度）

  • 英国皇家化学会会士（$\text{FRSC}$）

  • 72岁（2006年）光荣加入中国共产党。

1. 学术期刊任职#

• 核心期刊编委：长期担任《物理化学学报》、《化学物理学报》（Chinese Journal of Chemical Physics）等分子物理和化学动力学领域权威期刊的审稿专家或顾问编委。

2. 重要社会与学术兼职#

• 国家级及校内重点创新平台：

  • 中国科学院大连化学物理研究所激光化学研究室主任（前）

  • 大连化学物理研究所学术委员会委员、学位评定委员会委员

  • 全国首家青少年科普院士工作站（大连市沙河口区中小学生科技中心）创始人兼名誉站长

  • 中共大连市委、市政府科技决策顾问