2011年诺贝尔化学奖
准晶体是一种介于晶体和非晶体之间的固体,准晶具有完全有序的结构,然而又不具有晶体所应有的平移对称性,因而可以具有晶体所不允许的宏观对称性。准晶的奇特结构,完善了晶体学已建立的概念。许多年以来,凝聚态物理学家们仅仅关心晶态的固体物质。然而,在过去的几十年,他们逐渐把注意力转向“非晶”材料,如液体或非晶体,这些材料中的原子仅在短程有序,被称为缺少“空间周期性”。准晶体的发现不仅改变了人们对固体物质结构的原有认识,由此带来的相关研究成果也广泛应用于材料学、生物学等多种有助于人类生产、生活的领域。
对于学材料的人来说,“准晶”这个词必定不会陌生,即使不做这方面的研究,在各种专业课的学习或者有关材料方面知识的涉猎过程中,必然会对准晶有一定程度的了解与研究。而对浙江大学材料系的师生来说,我们是幸运的,因为在我们身边就有这样一位一直致力于准晶的电子显微结构研究,并且已获得多项成果的准晶界先期工作者之一。他就是浙江大学材料科学与工
早在八十年代,张院士与他的导师,我国著名的晶体学家、中国科学院院士、瑞典皇家工程科学院外籍院士,我国电子显微学泰斗郭可信院士就一起通过HRTEM研究Frank-Kasper相,并从得到的结果中受到启发,想到把合金相加热到熔融再急冷可能会得到更小的二十面体原子簇。随后,张院士在其攻读博士学位期间,于84年11月首次在Ti-Ni-V合金中发现五次对称准晶,开国内准晶研究之端。随后,张院士于85年通过具有双倾台的JEM200CX做大角度倾转实验,得出了二十面体对称,弄清了整个倒易空间的情况。而此时他们发现丹尼尔•舍特曼教授等已在Phys. Rev. Lett.
张院士在攻读博士学位期间准晶的发现被认为是我国实验物理方面的一项重要成果,他因此与导师郭院士一起凭借“五次对称性及Ti-Ni准晶相的发现与研究”在1987 年获得了国家自然科学一等奖。这项工作的代表性论文受到国际学术界的重视,在1986-1988年间被国际引用次数居全国第一名。主要研究成果被写入多本国际,国内学术专著。
张院士在Ti-Ni-V合金中发现五次对称准晶后,在Ti-Ni-V急冷合金中准晶与晶体取向、结构关系等方面进行了创新性研究。在准晶中的位错,层错等方面研究中有新的突破。他发现和确定了一维准晶体和介于准晶和晶体之间的一些过渡状态。
1988年5月至1990年12月张院士以客座科学家身份在德国核研究中心固体物理所工作,其间他在铝铜钴合金的二维准晶研究中发现一维准晶,在铝铜铁合金的三维准晶相变研究中发现二维准晶。特别是,他在世界上首次发现了铝铜钻十次对称准晶中的位错及层错;首次用常规衍射衬度方法系统地研究了五次对称准晶的位错;在世界上首次发现十次对称准晶中的“位错”等缺陷,并在国际上率先开展了系统的观察和研究。提出准晶中位错研究的新理论。两篇关于准晶中缺陷研究的代表性论文在发表后三年内被引用110余次,并被国际学术会议特邀报告人在报告中多次引用。
如今,准晶在多个研究领域的重要性已被公认,诺贝尔奖更是对丹尼尔·舍特曼教授当年面对学术界的一片质疑,依旧不放弃准晶研究的肯定,也是对像张院士这样对准晶的发展做出突出贡献的研究者的肯定。虽然他们没被授予诺贝尔奖,但他们已将自己的名字、自己的成果刻在了人类科学发展的历史上,他们的努力不会被磨灭。
每年,作为中国人都会特别期待出一个中国的诺贝尔奖得主,越来越多的人也通过他们的努力让我们觉得这一天越来越近了。而今年,张院士和他的学术团队更让我们看到了希望,诺奖离我们真的不远!也许我们身边还没有诺贝尔奖得主,但是我们有这些“准诺贝尔奖”得主,他们正用他们严谨的科研态度,不放弃的科研信念,用他们的竞争意识、创造力、固执,以及自信、耐心和怀疑精神,带领着我国的科技力量不断发展,不断进步。也许正如诺贝尔奖得主伊瓦尔·贾埃弗所说的,中国人缺的只是一点运气,现在没有诺奖没什么,它迟早会来的。
2011.10.07