达尼埃尔·谢赫特曼 人物介绍

准晶体，或称准结晶体，是徘徊在晶体与非晶体之间的“另类”物质。准晶体内的原子排列组合没有按照重复周期性对称排列，原子排列方式介于晶体和非晶体之间。打个比方说，准晶体的原子排列组合类似于编织古代波斯地毯，地毯的花纹复杂有序，但没有两条地毯的花纹组合是相同的。

由于准晶体原子排列不具周期性，因此准晶体材料硬度很高，同时具有一定弹性，不易损伤，使用寿命长。

鉴于其具备的“强化”特性，准晶体材料可应用于制造眼外科手术微细针头、刀刃等硬度较高的工具。此外，准晶体材料无黏着力并且导热性较差，其应用范围还包括制造不粘锅具、柴油发动机等。准晶体材料的应用前景可谓广阔。

1941年出生于以色列的特拉维夫。

1982年，他率先在实验室环境下发现准晶体“现象.

1984年，另一个研究小组独立发现类似现象，两个小组的研究结果得以同时发表。准晶体的相关研究成果已被应用到材料学、生物学等多种领域。

2011年度诺贝尔化学奖，一人独享1000万瑞典克朗（约合146万美元）奖金。

现为以色列工学院工程材料系教授。

获得几乎所有科学奖项，“独缺”诺贝尔奖

实验室环境下，谢赫特曼率先在铝镁合金中发现准晶体“现象”。1982年4月8日上午，谢赫特曼借助电子显微镜获得一幅晶体衍射图，即日后所确认的“准晶体”。

他当时从事航空高强度铝合金研究，而新发现有悖原子在晶体内应呈现周期性对称有序排列的“常识”，因而不为同行所接受。

诺奖评审委员会在向媒体散发的新闻稿中回顾道，谢赫特曼的发现“极具争议”。为维护自己的发现，谢赫特曼被迫离开当时的研究小组。

1984年，另一个研究小组独立发现类似现象，两个小组的研究结果得以同时发表。据先前媒体报道，从此，谢赫特曼先后获得几乎所有科学奖项，似乎“独缺”诺贝尔奖。

瑞典皇家科学院在颁奖声明中说，获奖者的发现改变了科学家对固体物质结构的认识。

他在以色列北部城市海法任以色列工学院教授。

他当年的发现和坚持，迫使同行重新考虑并认识固体材料。

科学界对准晶体的理解和描述，需要借助数学，同时从中世纪阿拉伯风格马赛克镶嵌装饰艺术中汲取灵感。自然环境中，人们后来在俄罗斯一条河流内获取的矿物样本中发现自然生成的准晶体。工业环境下，瑞典一家企业在某一种钢质材料中发现准晶体，而准晶体在材料中所起的强化作用，相当于“装甲”。

如今，科学家正尝试将准晶体应用于其他产品，如不粘锅涂层和柴油机制造等

诺贝尔化学奖评选委员会主席拉尔斯·特兰德等人解释道，1982年4月8日，谢赫特曼首次在电子显微镜下观察到一种“反常”现象：铝锰合金的原子采用一种不重复、非周期性但对称有序的方式排列。

而当时人们普遍认为，晶体内的原子都以周期性不断重复的对称模式排列，这种重复结构是形成晶体所必须的，自然界中不可能存在具有谢赫特曼发现的那种原子排列方式的晶体。因此，谢赫特曼的发现一经发表，便饱受批评和诟病，他也被迫离开所在的研究小组。

瑞典皇家科学院表示：“尽管如此，他的发现促使科学家重新思考对固体物质结构的认知。”随后，科学家们在实验室中制造出了越来越多的各种准晶体，并于2009年首次发现了纯天然准晶体。现在，准晶体已在很多应用领域“大展拳脚”，可用来制造不粘锅、发光二极管、热电转化设备等。

美国普林斯顿大学的教授保罗·斯坦哈特表示：“谢赫特曼的发现彻底颠覆了具有200多年历史的认知，是一个引人瞩目的重大发现。”“准晶体”这一术语由斯坦哈特提出，在谢赫特曼发表其发现之前，斯坦哈特一直在进行准晶体领域的理论研究工作。

据英国《新科学家》网站10月5日报道，诺贝尔化学奖评选委员会高度评价了谢赫特曼研究的原创性，同时，也对全世界科学家们发出了警告：“即使最伟大的科学家也会陷于传统藩篱的桎梏中，保持开放的头脑、敢于质疑现有认知是科学家最重要的品质。”

1982年4月8日，41岁的谢赫特曼正在美国霍普金斯大学从事研究工作，他发现的“准晶体”原子结构打破了传统晶体内原子结构必须具有重复性这一黄金法则，在科学界引起轩然大波。来自主流科学界、权威人物的质疑和嘲笑不断向他涌来。

“我被赶出了自己所在的研究团队，同事们说我的研究让他们蒙羞。”谢赫特曼回忆说，“对此，我并不在意，我深信自己是对的，他们是错的。”

“的确，那时候，人们根本不接受那种晶体的存在。”美国化学协会主席纳西·杰克逊接受美国《纽约时报》采访时表示：“因为他们认为这违反了自然u2018规则u2019。”后来，谢赫特曼回到以色列并和一名同事携手撰写文章描述他的发现。这篇文章刚开始也没有逃脱被拒绝的命运，最终于1984年11月面世，随后在科学界引起巨大涟漪。包括著名化学家、两届诺贝尔奖得主莱纳斯·鲍林在内的一些化学界权威纷纷质疑谢赫特曼的发现。

“他（鲍林）公开说：达尼埃尔·谢赫特曼在胡言乱语，根本没有什么准晶体，只有u2018准科学家u2019。”谢赫特曼回忆说。

即便如此，谢赫特曼也并未动摇自己的信念。1987年，法、日科学家成功地在实验室中制造出了大到足以被X射线观察到的准晶体结构，证实了谢赫特曼的发现。

“鲍林确实是一名伟大的科学家，但这次，他错了。”谢赫特曼说。

被主流科学界放逐多年之后，谢赫特曼终于“沉冤得雪”，获得了科学界最大的拥抱和认可。瑞典皇家科学院表示，他的发现“彻底改变了化学家们对固体物质的看法”。

谢赫特曼的研究也改变了晶体的定义。以前，国际晶体学联合将晶体定义为拥有“规则有序、重复三维图案”的固体，而1992年，该定义被修改为“仅仅是一种衍射图谱呈现明确图案的固体”。

根据传统晶体学认知，晶体内部的原子排列具有3次、4次和6次对称性。以4次对称为例，即每个原子被4个原子包围，若在中心画一条直线，每转90度就会重复一次。这些原子排列再按一定规律重复就构成晶体。但5次、7次及以上的对称因无法做到重复，因此，科学界一直认为，自然界中不可能存在这种晶体。

美国《纽约时报》网站10月5日的报道称，1982年，谢赫特曼在进行“衍射光栅”实验时，让电子通过铝锰合金进行衍射，结果发现无数个同心圆各被10个光点包围，恰恰就是一个10次对称。谢赫特曼当时认为“这是不可能的”，还在笔记本上写道：“10次？”

然而，1987年，法国和日本科学家成功地在实验室中制造出了准晶体结构；2009年，科学家们在俄罗斯东部哈泰尔卡湖获取的矿物样本中发现了天然准晶体的“芳踪”，这种名为icosahedrite（取自正二十面体）的新矿物质由铝、铜和铁组成；瑞典一家公司也在一种耐用性最强的钢中发现了准晶体，这种钢目前被用于剃须刀片和眼科手术用的手术针中。

其实，这些图案早已有之。科学家们在14世纪摩尔人于西班牙建立的阿尔汉布拉宫和15世纪修建的伊朗Darb-iImam清真寺内都发现了这种图案，它们也大量出现在荷兰画家摩里茨·科奈里斯·埃舍尔的艺术作品中。不过，科学家们一直认为晶体的原子结构不可能以这种方式排列，谢赫特曼的发现彻底颠覆了人们的这一认知。

这种准晶体也同斐波那契序列有关，在斐波那契序列中，每个数字是前面两个数字之和。1753年，格拉斯哥大学的数学家罗伯特·辛姆森发现，随着数字的增大，两数间的比值越来越接近黄金分割率（一个与圆周率相类似的无限不循环小数，其值约为1.62）。科学家们后来也证明，准晶体中原子间的距离也完全符合黄金分割率。

据英国《新科学家》网站10月5日报道，准晶体具有独特的属性，坚硬又有弹性、非常平滑，而且，与大多数金属不同的是，其导电、导热性很差，因此在日常生活中大有用武之地。科学家正尝试将其应用于其他产品中，比如不粘锅和发光二极管等。另外，尽管其导热性很差，但因为其能将热转化为电，因此，它们可以用作理想的热电材料，将热量回收利用，有些科学家正在尝试用其捕捉汽车废弃的热量。“准晶体的应用还有待于进一步开发。”谢赫特曼爱荷华州立大学的同事、同样研究准晶体的派翠西亚·泰尔接受《纽约时报》采访时表示，“但准晶体改变了我们对固体中原子结构的理解，这是一个具有革命性的科学发现。

在这一发现以前，科学家们一直以为晶体内的原子结构是不断重复的。评审委员会说，这一发现“根本上改变了化学家们对固态物质的构想”。

新发现曾极具争议

诺奖评审委员会在向媒体散发的新闻稿中回顾道，谢赫特曼的发现“极具争议”。他因为捍卫自己的发现，一度受到“劝告”，希望他脱离研究小组。

其实，在发现的最初阶段，谢赫特曼自己也觉得难以置信。“不可能有这样的物质存在，”谢赫特曼对自己说。在记录这一发现的笔记本上，谢赫特曼一连标记了3个问号。不过，现在他的发现已经使得准晶体成为物理学家、材料学家、数学家以及晶体学家的重要研究领域。

不过，他锲而不舍的努力最终迫使科学家们开始重新考虑他们对于物质本质的认识。”诺贝尔化学奖评审委员会说。