[2011年诺贝尔化学奖得主] 2010年诺贝尔化学奖主要贡献
当我告诉人们,我发现了准晶体的时候,所有人都嘲笑我。但我并不在意,我知道我是对的,他们是错的,时间终于证明了这一点。 ——谢赫特曼 在滚滚历史长河之中,总有一些人,他们勇敢无畏,敢于挑战当时的权威,即使遇上百般阻挠,也坚持己见,毫不动摇。哥白尼、伽利略、波尔……他们的坚持到底有没有意义?时间早已说明了一切。我们的文明发展到今天,离不开全人类的共同智慧,也离不开这些勇敢者的坚持。本文的主角——谢赫特曼,也是一位敢于挑战权威、坚持己见的勇士。
2011年10月5号,瑞典皇家科学院宣布,将诺贝尔化学奖授予以色列科学家达尼埃尔·谢赫特曼,以表彰其发现准晶体。诺贝尔奖的巨大影响,使谢赫特曼的事迹浮现在世人面前。
谢赫特曼,1941年生于以色列特拉维夫,1972年从位于以色列海法的以色列工学院获得博士学位,随后在美国俄亥俄州赖特一帕特森空军基地航空航天研究实验室从事了3年钛铝化合物研究。1975年,谢赫特曼进入以色列工学院材料工程系工作。1981年至1983年,谢赫特曼利用假期赴美国约翰斯·霍普金斯大学从事合金研究。1996年当选以色列科学院院士,2000年当选美国国家工程院院士,2004年当选欧洲科学院院士。
谢赫特曼首次发现准晶体的时候,他正在霍普金斯大学从事合金研究。1982年,在谢赫特曼的电子显微镜中,快速冷却的铝锰合金中出现了一种新的他从未见过的电子衍射图。直至20世纪80年代,人们一直把固体材料分为两大类,一类是晶体,其中原子排列具有对称性和周期性;另一类是非晶体,原子混乱排列。早在19世纪,德国科学家就总结并通过数学严格证明,为了满足晶体的平移对称性,晶体只能出现n=1、2、3、4、6等五种旋转对称轴,不可能出现n=5和n>6次的对称轴。传统的晶体学理论断言,由于受到晶体平移周期性的限制,五次旋转对称是不存在的。当时科学界都这么认为。然而谢赫特曼的发现却打破了这一公认的事实:谢赫特曼发现该合金的电子衍射图具有明显的5次旋转对称性,并无平移周期性,原子排列有序但结构模式并不重复。在晶体结构中,原子排列模式应该有序且重复,因此这不是标准的晶体结构。当时的谢赫特曼根据已有的知识不能解释自己的所见,他告诉同事发现了一种新的材料结构。可同事不相信他,他坚持自己的观点,费了几个月的时间试图说服同事,可最后的结果是他被迫离开研究小组,无奈回国。
幸好,在以色列工学院,有个同事愿意帮他,准备将“准晶体”的有关研究成果公开发表。可论文得以发表之时,距离最初发现的时间,已经有两年多了。
1984年11月,一篇题为《一种长程有序但不具备平移对称性的金属相》的论文发表在《物理学评论快报》上。一石激起千层浪。谢赫特曼首先面对的是来自主流科学界、权威人物的质疑和嘲笑,其中包括著名化学家、两届诺贝尔奖得主鲍林。一时间“胡言乱语”“没有什么准晶体,只有准科学家”的恶意言论扑面而来。然而也有另外一种声音传来:“我们做出了你做的东西,我们看到了你看到的东西。”越来越多的人加入到谢赫特曼的队伍,越来越多的事实支持着谢赫特曼的发现。科学家们在实验室中制造出了越来越多的各种准晶体,天然准晶体也在2009年被发现。准晶体慢慢揭开了它神秘的面纱。
瑞典皇家科学院的新闻公报称,准晶体的发现从根本上改变了以往化学家对固体物质结构的认知。传统的物质观得以改变,人类认识世界的水平得以提升。在准晶体的发现过程中,谢赫特曼曾饱受质疑,但由于他的坚持和不懈努力,使人们重新审视“晶体”这个固体理论中的基本概念,谢赫特曼最终获得诺贝尔奖而享誉全球。
