准晶体独家报道奖

今年10月5日,2011年诺贝尔化学奖授予了丹尼尔·谢赫特曼发现准晶体。虽然准晶体社区觉得正确,谢赫特曼终于被认可,较大的科学界冲到他们的课本温习这些非周期晶体。

但很快就抓住了公众的想象力不是准晶体本身,但背后的人类的故事。谢赫特曼的发现需要一个完整的领域的思考结晶学和莱纳斯鲍林抵制这些发现,直到他死的那一天。

谢赫特曼并不是第一个观察这样的模式,”瑞典隆德大学的斯文Lidin说奖委员会的成员,但他是第一个承认,它们意味着什么。达尼埃尔·谢赫特曼的伟大,他补充说,是他的毅力,他不会放开身边的时告诉他他错了。

毅力最终得到了回报,导致晶体的重写教科书和晶体本身的定义。有很多无耻的主张在科学,“Lidin说。非常巧合的是,这一个是正确的。

我不能相信我的眼睛

谢赫特曼花了几乎整个职业生涯在海法兹-以色列理工学院。然而,两年在1980年代早期,他在美国国家标准局休假,现在国家标准与技术研究所,在美国马里兰州。“我正在新铝合金航空工业的发展,”谢赫特曼解释说,在以色列的家中。

一部分工作涉及发射电子的合金和使用产生的衍射模式来解决他们的原子结构。1982年4月8日,谢赫特曼进行电子衍射实验包含14%的锰铝的合金,但结果很奇怪的衍射图样。水晶给夏普布拉格峰,表明有序结构,但在一个模式,认为水晶是不可能的。

在谢赫特曼的实验室帐面记录实验中你可以读的名单曝光,部分是注释(10倍? ? ?)。谢赫特曼与10倍对称衍射图案。旋转他的样品确认2、3和5倍转动轴在他的水晶。这是二十面体。

今天,一个水晶可以二十面体被接受,但在1982年,它被亵渎。晶体被命令每个人都教,等距的相同的单元的重复结构拟合在一起形成一个格子,像蜂窝一样。五角大楼(5倍对称)不能以有序方式组合在一起,根据教科书唯一的对称性可以是两个,三个,四个,六倍。

当然有一种“禁止”反映可能出现孪生,两个晶体重叠——但谢赫特曼占,他确信他只是看着单粒。接下来他发表他的结果,证明了第一个困难。

”有一段两年当我试图说服人们,这是新的东西,但没有人赞同我,”谢赫特曼说。这是拒绝我的科学。同事对谢赫特曼说走开,读一本教科书。最后他甚至要求离开他的研究团队。谢赫特曼回忆说,杂志拒绝了他的第一个手稿把他的发现描述为“不感兴趣”。纸有接受其他地方,但在出版了。最终,在1984年晚些时候,物理评论快报接受并对外公布了这一新发现。¹”在发布后天下大乱了!”

一个志趣相投的人

绝妙的时机,谢赫特曼的预印本手稿了保罗•斯坦哈特现在普林斯顿大学,我们。在看到二十面体的键序在眼镜(一个无序系统),斯坦哈特曾怀疑可能有一种有二十面体对称更有序的系统。自1981年以来,他一直致力于这一想法。

他工作后,彭罗斯花砖不仅仅是准周期的,但有完美的五倍对称-斯坦哈特意识到quasiperiodicity可以用来制造和二十面体对称结构。准晶体是由两个单元组成,安装在一起的无重复模式,就像一个三维版本的彭罗斯拼图。因为每个组件的单位有布喇格衍射峰,你可以有一些与布拉格衍射峰像水晶,但本身并不是一个水晶”,斯坦哈特解释道。“到1984年我们计算衍射模式告诉人们如何去寻找它。

合作者访问时,斯坦哈特很兴奋展示这些新衍射模式,但是他的朋友有自己的惊喜。斯坦哈特回忆道,他们骗走了先走,最后他的朋友了。他给我看了这篇文章,我一边翻阅它,我看到这种衍射模式。我跳出我的椅子,走到我的桌子上,拿出我们计算的衍射图样,说“看这个!”It was instantaneous recognition.’

斯坦哈特立即发表了他的研究结果,并暗示这可能是一个解释谢赫特曼的发现。摘要出来就在1984年圣诞节前:现在有一个数学支持和术语的东西谢赫特曼发现了准晶体。²

克服逆境

虽然从一开始就有谢赫特曼所说“一波活动”的人开始在这个领域工作,信徒的数量是小的和非信徒的数量大。

我们应该慷慨一点那些舍特曼告诉他错了,因为有这么多的道理他是错误的,‘Lidin说。“你真的不得不看看这个实验的细节,他真的把每个石头,不是选错了目标”。

谢赫特曼认为,这勉强的另一个原因是,他是使用一个相对较新的技术——电子衍射。结晶学的领域被命名为[在]x射线晶体学,因为最可靠的数据来自x射线衍射,”他解释说。但如果你工作与x射线衍射,那么你必须有一个水晶的尺寸。”看到禁止对称,谢赫特曼观察电子衍射,因为x射线衍射晶体太小了。改变了几年后。

1987年我的一个同事能够足够大的单晶生长(相同的铝合金),足以让x射线衍射,”和x射线结果证实了谢赫特曼的原始观测数据。同年晚些时候,在一次会议上国际联盟的晶体学家们(IUCr)在珀斯,澳大利亚,谢赫特曼提出他的结果,他们相信我。稳扎稳打谢赫特曼的发现是接受和IUCr甚至改变了晶体的定义是“任何固体有本质上离散衍射图”。然而,一个非常有名的人不同意谢赫特曼,直到他死去的那一天——李纳斯鲍林。

“起初我独自一人对抗世界,”谢赫特曼回忆道,“最后李纳斯鲍林独自对抗世界。鲍林确信谢赫特曼的结果可以解释为孪生或巨大的单位细胞包含大约1120个原子。³“他当然是错误的,”谢赫特曼笑了起来。但是谢赫特曼并不怨恨鲍林:“他是20世纪最伟大的科学家之一。

谢赫特曼甚至前往鲍林在美国的实验室,给鲍林在他的工作一小时讲座:“他坐在那里听,最后他说“丹尼我不知道你这么做”。这意味着他不懂电子显微镜,他没有得到它。现在,如果是另一个人我就会告诉他们去读这本书,但鲍林教授写的书。谢赫特曼和鲍林继续直到1994年鲍林的死亡对应的字母,但鲍林从未接受过准晶体的存在。

一个蓬勃发展的领域

的一个压倒性的信息在这个领域工作的人,尽管他们被确定近30年前,准晶体仍不是很清楚。

甚至还在讨论是否准晶体发生在自然或只能在实验室合成。斯坦哈特一直试图破解谜题大约12年。大约八年在搜索我们发现这块石头,准晶体颗粒,”斯坦哈特(见说必威体育 红利账户,2009年7月,p4)。但这并不是故事的结局。我们有一个巨大的后座力的地质社区,这种材料是否真的是真实的。“过去三年一直在试图证明是天然的岩石,和斯坦哈特现在认为它源自一个陨石。当他说话的时候必威体育 红利账户他只是回来一趟在俄罗斯第一个岩石样品是从哪里来的。“我们发现更多的(岩石),”他补充道。”现在我们可以做更多的研究和指甲更准确准晶体的年龄。”

准晶体有一些特殊的属性,从贫穷电导率不粘表面,准晶体社区已经在许多不同的方向,因为他们发现在1982年。Hans-Rainer Trebin斯图加特大学的德国,是一个研究人员接受谢赫特曼在早期的发现。1985年我来到斯图加特,马上开始着手准晶体。Trebin建立了一个研究小组,并没有阻止研究准晶体,因为背后的理论。他的团队模型准晶体结构,提高我们理解它们是怎样制成的,同时结构如何与他们的物理属性。

罗南·麦格拉思大学的利物浦,英国,同时研究准晶体的表面。这里的目标是看看这些材料与其他物种在纳米尺度上相互作用,这样我们了解更多关于材料和生长性能的材料。”特别是,试图梳理出无论是结构还是化学复杂性导致准晶体的物理性质。

高利息的另一个领域是软物质系统——聚合物胶束或明星。许多这样的系统已经被证明在过去五年左右的准周期的阶段,”特拉维夫大学的罗恩谨言解释说,以色列。“很明显甚至在这一点上,这些软准晶体的形成是不同的过渡金属准晶体的形成。谨言表示,他们也更容易治疗理论上和已经有很多成功的理解如何以及为什么软准晶体形式。

至于谢赫特曼,他仍然是一个大的领域,他的工作的重要组成部分。他的团队主要是集中在二十面体阶段,使用显微镜研究的结构和行为
晶格。

”还有很多,理解,和理解,我们将能够更好地控制准晶体的合成,”斯坦哈特总结道。这是当我想到你会看到应用程序的机会,当你可以真正高度完美的准晶体,只是你想要的材料特性。

最终的荣誉

诺贝尔化学奖是授予一个实际的东西自然,Lidin说。我认为重要的是要有勇气和意志奖主要不是有用的事情,但实际上,教我们关于我们生活的世界。”,谢赫特曼的发现无疑做到了这一点。

毫无疑问他自己应得的奖金,”麦格拉思说。“他的名字已经讨论多年,我们认为他已经失去了获奖机会。

谢赫特曼说,他会一直很好。“我会在和平,生活和死亡的他说。“但这是终极认可。”