《諾貝爾獎化學獎》科學精神,就是堅持實證和嚴謹推論的發現,不惜抵抗冷嘲熱諷和挑戰權威成見,伽利略如是,今年諾貝爾化學獎得主謝克特曼(DanielShechtman)也如是。他發現科學家以前確信絕不可能存在的準晶體(quasicrystal),吃了不少苦頭,但沒有屈服,最終改變科學家對固體物質結構的看法,也為製造刀片和煎鑊等用品帶來新物料。
獨得1,000萬瑞典克朗(1,139萬港元)的以色列化學家謝克特曼,現年70歲,任職以色列科技學院,是第十個獲得諾貝爾獎的以色列人。1982年他在美國國家標準與技術研究院工作時,得出改變他一生和化學界的發現。
他當時將鋁和錳合金急凍後,用電子顯微鏡觀察,發現衍射出來的同心圓圖案,每個圈都有10個光點,把圖案轉1/10個圈,又得出同樣圖案,即是代表是晶體。他非常疑惑,因為教科書都說,晶體只能由3、4和6粒原子以重複模式組成,衍射圖案是不可能有10個光點的,他在筆記本打上連串問號。
可是重複驗證也得出同樣發現,謝克特曼不得不信眼前怪事。他向同事分享發現,卻受盡冷嘲熱諷,更為此調職,論文一度被打回頭,兩年後才獲接納發表。原來數學家在約十年前已發現,可以用兩種不同形狀的磚塊,排列出像阿拉伯馬賽克拼圖的圖案,有一定規律卻永不重複。謝克特曼所發現的準晶體,原子正是以這方式排列。
改變對固體物質觀念
化學家之前認為固體物質只有兩種形態:一是像鑽石和石英原子那樣整齊排列的晶體,二是像金屬原子那樣無特定規律排列的非晶體,準晶體介乎兩者之間。化學家之後在實驗室人工合成了幾百種準晶體,前年在俄羅斯東部河中礦物,首次發現天然準晶體,是由鋁、銅和鐵組成。
瑞典皇家科學院昨天(周三)宣佈獎項得主時,指他「從根本改變化學家對固體物質的觀念」。有評審更指他為化學帶來範式轉變,「重寫所有有序物質教科書的第一章」。準晶體不只對學術理論貢獻大,也有很大應用潛能。準晶體的結構特別,非常硬,表面磨擦力非常低,傳熱導電率低,也很少跟其他物質產生化學作用,不會氧化生銹。
瑞典一家公司就研製出一種鋼合金,在較軟的鋼中包藏準晶體鋼,大大加強硬度,已用來生產刀片和眼科手術用微細手術針。科學家亦正試驗用準晶體來造煎鑊表面物料、節能LED燈零件和汽油引擎隔熱層,又研究將準晶體製成將熱能轉化成電能的物料。
美聯社/法新社/路透社
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