[2011.10.05] 2011年诺贝尔化学奖

2011-10-6 08:28| 发布者: Somers| 查看: 4057| 评论: 1|原作者: nayilus

摘要: 晶体诀窍

2011年诺贝尔化学奖

晶体诀窍

Oct 5th 2011, 12:00 by G.C.

与医学和物理奖不同，今年的诺贝尔化学获奖人只有一个,丹尼尔·舍特曼。他来自海法的以色列理工学院。1982年4月8日舍特曼博士用一束电子轰击一片铝锰合金，以理解该合金的晶体结构。电子同时具有波和粒子的性质，在穿越晶体时会产生衍射图案。对这些图案的分析可以了解晶体内原子的排列细节。另一方面，从衍射图案上点的排列，可以立刻得知这种排列最基本的特性之一，即晶体的旋转对称性（简单说，就是有几种方式可以将图案旋转后仍然产生相同的图案）。

在这个实验里舍特曼博士发现了十次对称性。这是不可能的。几何规定旋转对称只能以二次，三次，四次和六次存在。至少，这是晶体物质所有的可能性。舍特曼博士意识到他所发现的是一种新材料，将之取名为准晶体。准晶体和普通晶体一样由正几何体拼成。但这些几何体是以从不完全重复的方式嵌合在一起的。表现在二维的一个例子就是以英国数学家罗杰·彭罗斯爵士命名的彭罗斯拼图（见图）。他给这种几何形式提供了坚实的理论。不过更早开始，彭罗斯拼图就已使用在装饰里，伊斯兰艺术家对其特别偏好。

准晶体就像是三维的彭罗斯拼图。它的发现彻底颠覆了材料科学。其他的对称性，包括八次和十二次的现在都已找到了。它们拥有很有趣的特点，例如导热性差（可以做很好的隔热材料），以及低阻力（意味着表面很滑）。这使准晶体特别适合用作某些涂层。在显示屏里常用的液晶有时也是准晶体。瑞典一家工程公司Sandvik在制造某种坚硬的特种钢时也用到准晶体。瑞典最著名的工业家阿尔弗雷德·诺贝尔一定会很骄傲。

感谢译者 nayilus 点击此处阅读双语版