谨以此文向弗朗切斯克·伊拉斯教授致敬

《The Journal of Physical Chemistry C》：In Honor of Prof. Francesc Illas

计算化学40年发展推动材料科学研究革新，Francesc Illas与Gianfranco Pacchioni在催化材料、表面科学等领域取得突破性成果，创建西班牙理论化学卓越研究中心并培养众多国际人才。

　　

特刊

作为《物理化学C杂志》（The Journal of Physical Chemistry C）的“Francesc Illas与Gianfranco Pacchioni纪念特刊”（special issue）的一部分而出版。

过去40年来，计算建模的发展彻底改变了科学研究，尤其是化学领域。在现代超级计算机和算法出现之前，理论化学家主要依靠纸笔和黑板进行工作，而计算化学也只是借助穿孔卡片编译器才开始起步。当时的计算资源仅能处理简单的化学系统，并且采用粗略的近似方法；相关问题往往只是学术上的好奇对象。如今，我们已经超越了这些限制，能够用现实的模型和理论水平来准确描述复杂材料的性质。因此，理论化学在化学研究中占据了核心地位，提供了实验方法无法获得的洞察力、理解和预测能力。这一进步离不开像Francesc Illas教授这样的杰出科学家的持续努力。为了庆祝Francesc的70岁生日，我们回顾了他致力于研究材料电子结构及其相关性质的辉煌职业生涯。同时，也为了纪念他的同事Gianfranco Pacchioni教授的70岁生日，本期特刊向这两位通过第一性原理方法推动材料科学发展的杰出研究者致以敬意，他们在固态物理、表面科学、催化和纳米科学等领域做出了重要贡献。

Francesc（1954年生于巴塞罗那）在巴塞罗那大学（Universitat de Barcelona）学习化学（1972–1977年），并在Fausto Sanz教授和Josep Virgili教授的指导下完成了博士论文（1980–1982年）。他的博士论文利用半经验性的MINDO/3方法研究了吸附物与电极表面之间的相互作用。在西班牙民主制度刚刚建立、科研资源相对匮乏的背景下，这些探索原子层面机制的计算工作并非易事。尽管如此，Francesc仍成为巴塞罗那大学乃至整个西班牙首批量子化学家之一。他的研究不仅为吸附物-表面相互作用提供了新的理解，还为催化、表面科学和材料科学等领域带来了重要发现。完成博士学业后，他于1982年成为巴塞罗那大学副教授，并于1992年获得正教授职位，至今一直担任该职位。

除了在巴塞罗那大学的工作外，Francesc的职业生涯还充满了国际合作。在担任副教授期间，他先后访问了卡拉布里亚大学（Universitá della Calabria）的Nino Ruso教授团队、图卢兹保罗·萨巴蒂埃大学（Université Paul Sabatier）的Paul Malrieu教授团队以及加州圣何塞IBM阿尔马登研究中心（IBM Almaden Research Center）的Paul Bagus团队。这次访问促成了Francesc与Gianfranco Pacchioni的初次交流，奠定了他们深厚友谊和长期学术合作的基础。此后，两者的研究团队每年都会相互交流与合作，进一步促进了意大利和西班牙量子化学界之间的交流。这些经历帮助Francesc建立了广泛的国际人脉网络，包括与布鲁克海文国家实验室（Brookhaven National Laboratory）的Jose A. Rodriguez教授、阿威罗大学（University of Aveiro）的Jose R.B. Gomes教授以及弗里茨-哈伯研究所（Fritz-Haber Institute）的Hajo Freund教授等人的长期合作关系。此外，他在巴塞罗那大学巩固了自己的研究团队，成为全球许多科学家的榜样，吸引了大量国际学生、博士后和资深研究员。

Francesc的另一个重要成就在于他的导师角色。他培养了众多年轻科学家，激发了他们的科学热情（包括本文的撰稿人）。他指导了30多名博士生和几乎同样数量的博士后，其中许多人如今仍在不同大学和研究中心从事研究。他还积极参与西班牙和加泰罗尼亚地区的博士和硕士培养项目。

Francesc的职业生涯还体现在其卓越的科学产出和广泛的专攻领域。他在约100种期刊上发表了700篇论文，展示了他在整合多种化学领域思想和方法方面的能力，能够运用恰当的模型和方法解决各类化学问题。他的早期研究主要集中在磁性材料、表面科学和光谱表征技术方面；后来扩展到热催化和纳米结构催化材料领域。在职业生涯的巅峰时期，电催化和光催化成为他的研究重点。虽然这些领域的研究成果众多，但值得强调的包括：在磁性研究中运用对称性破缺方法、基于自洽场计算精确描述核级结合能、模拟二氧化钛等氧化物纳米颗粒的电子结构和光学性质，以及基于第一性原理研究氧化物负载催化剂和碳化物基材料的催化活性。近年来，他的计算催化研究更加系统化，不仅收集反应能量数据用于机理分析，还通过场论微动力学模型和动力学蒙特卡罗模拟评估反应动力学，同时利用机器学习模型分析相关现象。在他的带领下，巴塞罗那大学的研究团队在国际上形成了广泛的影响力。

Francesc在学术界的另一个重要贡献是他在计算化学界的领导作用。他资助成立了巴塞罗那大学的理论化学研究中心（Centre especial de Recerca en Química Teórica – CeRQT），这是一个专注于理论化学研究的跨学科虚拟机构。该中心成立时间早于巴塞罗那超级计算中心（BSC）和西班牙超级计算网络，Francesc曾担任其秘书长和主任。后来，该中心发展成为巴塞罗那大学理论化学与计算化学研究所（Institut de Química Teórica y Computacional – IQTC），成为西班牙计算化学领域的权威机构，并获得了西班牙研究机构的最高荣誉“María de Maeztu”认证。Francesc当选为IQTC的首任主任，在他的领导下，该研究所成长为国际知名的学术中心。他还参与了加泰罗尼亚理论化学与计算化学参考网络（Xarxa de Referència en Química Teórica i Computacional – XRQTC）的建立，该网络促进了意大利和西班牙量子化学界的交流与合作。

回顾Francesc的职业生涯，我们可以看到他如何在积极向上的方向上不断成长。他不仅推动了加泰罗尼亚、西班牙乃至全球量子化学界的发展，还促进了国际间的合作。尽管即将退休，他的领导影响力仍将持续多年，激励着后来的研究者继续受益于他的成果。