2011年诺贝尔化学奖_不可能存在的晶体_颠覆人类的物质观.pdfVIP

特别视点 TEBIESHIDIAN| 年诺诺贝贝尔尔化化学学奖奖解读 “不可能存在的晶体” 颠覆人类的物质观 ■文/晓 阳 在2011年的诺贝尔化学奖揭晓之前，很少有人会想到，这位获奖者 居然是科学界的一个“窦娥”。他就是以色列材料学家丹尼尔·舍特曼。 1982年，舍特曼发现了一种徘徊在晶体与非晶体之间的“另类”物 质，也就是打破晶体学常识的准晶体。当时几乎没有人相信他这一发 现，他也因此受到科学界的排挤，一位著名的化学家甚至称他为“准科学 家”。 然而将近30年后，这位“准科学家”却站到科学界最高的领奖台上。 而他带来的准晶体，又会给科技生活带来什么改变？ 舍特曼在他人 多年的嘲笑中 坚持了下来 打破常识的发现 些不守规矩。他拍摄的这种材料的电子衍射 以前有关材料学的教科书中都写到，固体 照片显示，这种物质存在10次对称轴。也就 材料分为晶体和非晶体两种。就拿我们常用 是说，电子衍射照片在旋转36°（1/10周）后， 的手机来说，手机内的金属器件是晶体，晶体 才能使旋转前后的照片上的衍射斑点完全重 中的原子按照一定的规律重复排列；而手机的 合在一起。 塑料外壳是非晶体，其中的分子或原子排列杂 100多年来，在涉及晶体结构的相关教科 乱无章，没有特别的规律。那么，有没有一种 书里明确写到：“晶体里不存在5次或10次对 固体材料既不是晶体又不是非晶体呢？ 称轴。”然而，似乎不可能出现的现象实实在在 舍特曼就发现了这样一种介于晶体和非 地出现了。因此，舍特曼对自己拍摄到的照片 晶体之间的准晶体。准晶体内部原子的排列 十分疑惑，还在实验记录的“10次”后面打了个 很有规律，但是不会重复排列。 问号。 那么，舍特曼是如何发现准晶体的？这得 一般来说，科学家有了新的发现会十分兴 从29年前的那个春天说起。1982年4月，舍 奋，甚至会像阿基米德那样从浴盆里跳出来欢 特曼在美国约翰·霍普金斯大学担任助理教 呼。然而，舍特曼一点也不兴奋，因为他的新 授，他从事的是航空用高强度合金的研究。他 发现违背了“金科玉律”。难道是自己的实验 在研究一种铝锰合金时，发现其中的“晶体”有 出现了偏差？舍特曼又重复做了几次实验，结 08| POPULARSCIENCE 论还是一样。他不但发现了一些固体物质中 的10次对称轴，还发现了5次对称轴。 于是，他认为自己发现了固体物质的第三 种形式，那就是除晶体、非晶体之外的准晶体。 在他人嘲笑中坚持 舍特曼像祥林嫂那样，见人就描述他的新 准晶体可用于飞 发现，希望能够得到他人的支持。然而，没有 在当时，有不少知名科学家对准晶体理论 船的制造 人支持他。这事传到了实验室主管的耳朵里， 持怀疑态度。在反对者中，反对最激烈、声望 实验室主管大发雷霆，把舍特曼叫