準(zhǔn)晶體***獲2011年諾貝爾化學(xué)獎

                                                                   準(zhǔn)晶體***獲2011年諾貝爾化學(xué)獎
  北京時間10月5日下午5點45分，2011年諾貝爾化學(xué)獎揭曉，以色列科學(xué)家達(dá)尼埃爾·謝赫特曼Daniel Shechtman獲獎，獲獎理由是“發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)晶體”。今年諾貝爾化學(xué)獎獎金共1000萬瑞典克朗（約合146萬美元），由謝赫特曼一人獨享。 
         達(dá)尼埃爾·謝赫特曼（Daniel Shechtman）　
　　非凡的原子“鑲嵌”
　　在準(zhǔn)晶體中，我們發(fā)現(xiàn)迷人的阿拉伯鑲嵌藝術(shù)在原子水平的重現(xiàn)：規(guī)則但從不重復(fù)的模式。然而，準(zhǔn)晶體構(gòu)型的發(fā)現(xiàn)曾被認(rèn)為是不可能的，因而Daniel Shechtman只得對已知的科學(xué)發(fā)起強烈的挑戰(zhàn)。2011年諾貝爾化學(xué)獎已經(jīng)從根本上改變了化學(xué)家如何想象固體物質(zhì)。
　　1982年4月8日的早上，一幅違反自然定律的圖像出現(xiàn)在Shechtman的電子顯微鏡中。在所有的固體物質(zhì)中，原子被認(rèn)為均勻地分布在晶體中，并周期性地進(jìn)行重復(fù)。對于科學(xué)家來說，為了獲得晶體，這種重復(fù)是必需的。
　　然而，Shechtman眼前出現(xiàn)的圖像卻顯示，該晶體中的原子排列模式是無法重復(fù)的。這種模式曾被認(rèn)為是不可能的，就像不可能單純用六角形制造足球，因為同時需要五角形和六角形。他的發(fā)現(xiàn)引起了極大的爭議。在為自己的發(fā)現(xiàn)辯護(hù)期間，他被要求離開了自己的研究小組。不過，他的堅持*終迫使科學(xué)家重新考慮他們對于物質(zhì)屬性的概念。
　　非周期性“鑲嵌”，比如在西班牙阿爾罕布拉宮和伊朗Darb-i Imam神殿中發(fā)現(xiàn)的中世紀(jì)伊斯蘭鑲嵌藝術(shù)，幫助科學(xué)家理解了準(zhǔn)晶體在原子水平的特征。在這些鑲嵌中，比如準(zhǔn)晶體，模式是規(guī)則的——它們遵循數(shù)學(xué)法則——但它們從不重復(fù)自己。
　　當(dāng)科學(xué)家描述Shechtman的準(zhǔn)晶體的時候，他們使用一個來自于數(shù)學(xué)和藝術(shù)的概念：黃金比例。這一數(shù)字在古希臘的時候就已經(jīng)引起了數(shù)學(xué)家的興趣，經(jīng)常出現(xiàn)在幾何學(xué)中。舉個例子來說，在準(zhǔn)晶體中，原子間不同距離之比同黃金分割相關(guān)。
　　跟隨Shechtman的發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家已經(jīng)在實驗室中制造了其它種類的準(zhǔn)晶體，并從來源于俄羅斯一條河流中的礦石樣本中發(fā)現(xiàn)了天然準(zhǔn)晶體。一家瑞典公司也從某種形態(tài)的鐵中發(fā)現(xiàn)了準(zhǔn)晶體。科學(xué)家們目前正在實驗于不同產(chǎn)品中使用準(zhǔn)晶體，比如煎鍋和柴油機。
 
　　Daniel Shechtman，以色列公民。1941年出生于以色列特拉維夫。1972年從以色列理工學(xué)院獲得博士學(xué)位。以色列理工學(xué)院菲利普·托拜厄斯講席教授。
 
 
　　■ 人物  謝赫特曼的發(fā)現(xiàn)是科學(xué)界*偉大的發(fā)現(xiàn)之一，勇敢挑戰(zhàn)了當(dāng)時的權(quán)威體系
 
　　——美國化學(xué)協(xié)會主席納西·杰克遜
　　當(dāng)我告訴人們，我發(fā)現(xiàn)了準(zhǔn)晶體的時候，所有人都取笑我。
　　——謝赫特曼
　　“那時，所有人都取笑我”
　　因為挑戰(zhàn)當(dāng)時的“常識”，謝赫特曼被斥“胡言亂語”、“偽科學(xué)家”
　　“胡言亂語”、“偽科學(xué)家”，當(dāng)30年前謝赫特曼發(fā)現(xiàn)“準(zhǔn)晶體”時，他面對的是來自主流科學(xué)界、權(quán)威人物的質(zhì)疑和嘲笑，因為當(dāng)時大多數(shù)人都認(rèn)為，“準(zhǔn)晶體”違背科學(xué)界常識。
　　“當(dāng)我告訴人們，我發(fā)現(xiàn)了準(zhǔn)晶體的時候，所有人都取笑我。”謝赫特曼在一份聲明中說。1982年，41歲的謝赫特曼正在美國霍普金斯大學(xué)從事研究工作。
　　“的確，那時候的人們壓根不會接受那種晶體的存在。”美國化學(xué)協(xié)會主席納西·杰克遜說，“因為他們認(rèn)為這違反自然界‘規(guī)則’。”
　　因為這些“規(guī)則”被視為真理，膽敢“捋虎須”的謝赫特曼自然就備受排擠。
　　發(fā)現(xiàn)“準(zhǔn)晶體”后，謝赫特曼花費了好幾個月的時間，試圖說服他的同事，但一切均徒勞，沒人認(rèn)同他的觀點。不僅如此，他還被要求離開他所在的研究小組。無奈之下，謝赫特曼只有返回以色列，在那里，他的一個朋友愿意幫助他，將“準(zhǔn)晶體”的有關(guān)研究成果公開發(fā)表。
　　*開始，這篇論文也沒能逃脫被拒絕的命運，但在謝赫特曼和他朋友的艱苦努力下，1984年，論文終于得以發(fā)表，也立即在化學(xué)界引發(fā)軒然**。一些化學(xué)界權(quán)威也站出來，公開質(zhì)疑謝赫特曼的發(fā)現(xiàn)，其中包括有名的化學(xué)家、兩屆諾獎得主鮑林。
　　“他（鮑林）公開說：達(dá)尼埃爾·謝赫特曼是在胡言亂語，沒有什么準(zhǔn)晶體，只有‘準(zhǔn)科學(xué)家’。”謝赫特曼后來說。
　　近30年后，勇敢質(zhì)疑“常識”的謝赫特曼終于獲得全世界*權(quán)威的科學(xué)認(rèn)可。“謝赫特曼的發(fā)現(xiàn)是科學(xué)界*偉大的發(fā)現(xiàn)之一，勇敢挑戰(zhàn)了當(dāng)時的權(quán)威體系。”納西·杰克遜說。
　　■ 背景  固體家族“另類哥”
　　20世紀(jì)80年代初以前，科學(xué)界對固態(tài)物質(zhì)的認(rèn)識**于晶體與非晶體，而隨著謝赫特曼的一次偶然發(fā)現(xiàn)，固體物質(zhì)中一種“反常”的原子排列方式跳入科學(xué)家的眼界。從此，這種徘徊在晶體與非晶體之間的“另類”物質(zhì)闖入了固體家族，并被命名為準(zhǔn)晶體。
　　根據(jù)固態(tài)物質(zhì)構(gòu)成的原子排列規(guī)律，晶體內(nèi)原子應(yīng)呈現(xiàn)周期性對稱有序排列，非晶體內(nèi)原子呈無序排列。1982年4月8日，謝赫特曼在鋁錳合金冷凍固化實驗中**觀察到合金中的原子以一種非周期性的有序排列方式組合，具有這種原子排列方式的固體在當(dāng)時理論下是不可能存在的。
　　由于原子排列不具周期性，準(zhǔn)晶體材料硬度很高，同時具有一定彈性，不易損傷，使用壽命長。鑒于其“強化”特性，準(zhǔn)晶體材料可應(yīng)用于制造眼外科手術(shù)微細(xì)針頭、刀刃等硬度較高的工具。此外，準(zhǔn)晶體材料無黏著力并且導(dǎo)熱性較差，其應(yīng)用范圍還包括制造不粘鍋具、柴油發(fā)動機等，應(yīng)用前景廣闊。
　　附：諾貝爾獎網(wǎng)站官方公告
　　5 October 2011
　　The Royal Swedish Academy of Sciences has decided to award the Nobel Prize in Chemistry for 2011 to
　　Daniel Shechtman
　　Technion - Israel Institute of Technology, Haifa, Israel
　　"for the discovery of quasicrystals"
　　附錄：近10年諾貝爾化學(xué)獎得主及其主要成就
　　2011年，以色列科學(xué)家達(dá)尼埃爾·謝赫特曼因發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)晶體而獲獎。準(zhǔn)晶體是一種介于晶體和非晶體之間的固體，準(zhǔn)晶體的發(fā)現(xiàn)不僅改變了人們對固體物質(zhì)結(jié)構(gòu)的原有認(rèn)識，由此帶來的相關(guān)研究成果也廣泛應(yīng)用于材料學(xué)、生物學(xué)等多種有助于人類生產(chǎn)、生活的領(lǐng)域。
　　2010年，美國科學(xué)家理查德·赫克、日本科學(xué)家根岸榮一和鈴木章因在有機合成領(lǐng)域中鈀催化交叉偶聯(lián)反應(yīng)方面的**研究成果而獲獎。這一成果廣泛應(yīng)用于制藥、電子工業(yè)和先進(jìn)材料等領(lǐng)域，可以使人類造出復(fù)雜的有機分子。
　　2009年，英國科學(xué)家文卡特拉曼·拉馬克里希南、美國科學(xué)家托馬斯·施泰茨和以色列科學(xué)家阿達(dá)·約納特因?qū)?ldquo;核糖體的結(jié)構(gòu)和功能”研究的貢獻(xiàn)而獲獎。
　　2008年，日本科學(xué)家下村修、美國科學(xué)家馬丁·沙爾菲和美籍華裔科學(xué)家錢永健因在發(fā)現(xiàn)和研究綠色熒光蛋白方面作出貢獻(xiàn)而獲獎。
　　2007年，德國科學(xué)家格哈德·埃特爾因在表面化學(xué)研究領(lǐng)域作出開拓性貢獻(xiàn)而獲獎。
　　2006年，美國科學(xué)家羅杰·科恩伯格因在“真核轉(zhuǎn)錄的分子基礎(chǔ)”研究領(lǐng)域作出貢獻(xiàn)而獲獎。
　　2005年，法國科學(xué)家伊夫·肖萬、美國科學(xué)家羅伯特·格拉布和理查德·施羅克因在烯烴復(fù)分解反應(yīng)研究領(lǐng)域作出貢獻(xiàn)而獲獎。
　　2004年，以色列科學(xué)家阿龍·切哈諾沃、阿夫拉姆·赫什科和美國科學(xué)家歐文·羅斯因發(fā)現(xiàn)泛素調(diào)節(jié)的蛋白質(zhì)降解而獲獎。
　　2003年，美國科學(xué)家彼得·阿格雷和羅德里克·麥金農(nóng)因在細(xì)胞膜通道領(lǐng)域作出了開創(chuàng)性貢獻(xiàn)而獲獎。
　　2002年，美國科學(xué)家約翰·芬恩、日本科學(xué)家田中耕一和瑞士科學(xué)家?guī)鞝柼?middot;維特里希因發(fā)明了對生物大分子進(jìn)行識別和結(jié)構(gòu)分析的方法而獲獎。