達尼埃爾·謝赫特曼（以色列理論物理學家）

達尼埃爾·謝赫特曼，1941年出生于以色列的特拉維夫，以色列人，理論物理學家，現為以色列工學院工程材料系教授。20世紀80年代初發現了具有準晶體結構的合金，在晶體學研究領域和相關學術界引起了很大震動。準晶體的相關研究成果已被應用到材料學、生物學等多種領域。2011年諾貝爾化學獎獲得者。廣東以色列理工學院常務副校長。

個人履歷

1941年出生于以色列的特拉維夫。

1982年，他率先在實驗室環境下發現準晶體“現象.

1984年，另一個研究小組獨立發現類似現象，兩個小組的研究結果得以同時發表。準晶體的相關研究成果已被應用到材料學、生物學等多種領域。

2011年度諾貝爾化學獎，一人獨享1000萬瑞典克朗（約合146萬美元）獎金。

現為以色列工學院工程材料系教授。

2018年，受聘為西安市人民政府科技顧問。

2021年9月30日，受上海市實驗學校邀請，為該校科技節遠程視頻進行開幕式致辭。

人物生平

獲得幾乎所有科學獎項，“獨缺”諾貝爾獎

實驗室環境下，謝赫特曼率先在鋁鎂合金中發現準晶體“現象”。1982年4月8日上午，謝赫特曼借助電子顯微鏡獲得一幅晶體衍射圖，即日后所確認的“準晶體”。

他當時從事航空高強度鋁合金研究，而新發現有悖原子在晶體內應呈現周期性對稱有序排列的“常識”，因而不為同行所接受。

諾獎評審委員會在向媒體散發的新聞稿中回顧道，謝赫特曼的發現“極具爭議”。為維護自己的發現，謝赫特曼被迫離開當時的研究小組 。

1984年，另一個研究小組獨立發現類似現象，兩個小組的研究結果得以同時發表。據先前媒體報道，從此，謝赫特曼先后獲得幾乎所有科學獎項，似乎“獨缺”諾貝爾獎。

瑞典皇家科學院在頒獎聲明中說，獲獎者的發現改變了科學家對固體物質結構的認識。

榮譽記錄

他在以色列北部城市海法任以色列工學院教授。

他當年的發現和堅持，迫使同行重新考慮并認識固體材料。

科學界對準晶體的理解和描述，需要借助數學，同時從中世紀阿拉伯風格馬賽克鑲嵌裝飾藝術中汲取靈感。自然環境中，人們后來在俄羅斯一條河流內獲取的礦物樣本中發現自然生成的準晶體。工業環境下，瑞典一家企業在某一種鋼質材料中發現準晶體，而準晶體在材料中所起的強化作用，相當于“裝甲”。

或用于柴油機和不粘鍋涂層

如今，科學家正嘗試將準晶體應用于其他產品，如不粘鍋涂層和柴油機制造等

諾貝爾化學獎評選委員會主席拉爾斯·特蘭德等人解釋道，1982年4月8日，謝赫特曼首次在電子顯微鏡下觀察到一種“反常”現象：鋁錳合金的原子采用一種不重復、非周期性但對稱有序的方式排列。

而當時人們普遍認為，晶體內的原子都以周期性不斷重復的對稱模式排列，這種重復結構是形成晶體所必須的，自然界中不可能存在具有謝赫特曼發現的那種原子排列方式的晶體。因此，謝赫特曼的發現一經發表，便飽受批評和詬病，他也被迫離開所在的研究小組。

瑞典皇家科學院表示：“盡管如此，他的發現促使科學家重新思考對固體物質結構的認知。”隨后，科學家們在實驗室中制造出了越來越多的各種準晶體，并于2009年首次發現了純天然準晶體。現在，準晶體已在很多應用領域“大展拳腳”，可用來制造不粘鍋、發光二極管、熱電轉化設備等。

美國普林斯頓大學的教授保羅·斯坦哈特表示：“謝赫特曼的發現徹底顛覆了具有200多年歷史的認知，是一個引人矚目的重大發現。”“準晶體”這一術語由斯坦哈特提出，在謝赫特曼發表其發現之前，斯坦哈特一直在進行準晶體領域的理論研究工作。

據英國《新科學家》網站10月5日報道，諾貝爾化學獎評選委員會高度評價了謝赫特曼研究的原創性，同時，也對全世界科學家們發出了警告：“即使最偉大的科學家也會陷于傳統藩籬的桎梏中，保持開放的頭腦、敢于質疑現有認知是科學家最重要的品質。”

主要事件

1982年4月8日，41歲的謝赫特曼正在美國霍普金斯大學從事研究工作，他發現的“準晶體”原子結構打破了傳統晶體內原子結構必須具有重復性這一黃金法則，在科學界引起軒然大波。來自主流科學界、權威人物的質疑和嘲笑不斷向他涌來。

“我被趕出了自己所在的研究團隊，同事們說我的研究讓他們蒙羞。”謝赫特曼回憶說，“對此，我并不在意，我深信自己是對的，他們是錯的。”

“的確，那時候，人們根本不接受那種晶體的存在。”美國化學協會主席納西·杰克遜接受美國《紐約時報》采訪時表示：“因為他們認為這違反了自然‘規則’。”后來，謝赫特曼回到以色列并和一名同事攜手撰寫文章描述他的發現。這篇文章剛開始也沒有逃脫被拒絕的命運，最終于1984年11月面世，隨后在科學界引起巨大漣漪。包括著名化學家、兩屆諾貝爾獎得主萊納斯·鮑林在內的一些化學界權威紛紛質疑謝赫特曼的發現。

“他（鮑林）公開說：達尼埃爾·謝赫特曼在胡言亂語，根本沒有什么準晶體，只有‘準科學家’。”謝赫特曼回憶說。

即便如此，謝赫特曼也并未動搖自己的信念。1987年，法、日科學家成功地在實驗室中制造出了大到足以被X射線觀察到的準晶體結構，證實了謝赫特曼的發現。

“鮑林確實是一名偉大的科學家，但這次，他錯了。”謝赫特曼說。

被主流科學界放逐多年之后，謝赫特曼終于“沉冤得雪”，獲得了科學界最大的擁抱和認可。瑞典皇家科學院表示，他的發現“徹底改變了化學家們對固體物質的看法”。

謝赫特曼的研究也改變了晶體的定義。以前，國際晶體學聯合將晶體定義為擁有“規則有序、重復三維圖案”的固體，而1992年，該定義被修改為“僅僅是一種衍射圖譜呈現明確圖案的固體”。

另類的“準晶體”用途廣泛

根據傳統晶體學認知，晶體內部的原子排列具有3次、4次和6次對稱性。以4次對稱為例，即每個原子被4個原子包圍，若在中心畫一條直線，每轉90度就會重復一次。這些原子排列再按一定規律重復就構成晶體。但5次、7次及以上的對稱因無法做到重復，因此，科學界一直認為，自然界中不可能存在這種晶體。

美國《紐約時報》網站10月5日的報道稱，1982年，謝赫特曼在進行“衍射光柵”實驗時，讓電子通過鋁錳合金進行衍射，結果發現無數個同心圓各被10個光點包圍，恰恰就是一個10次對稱。謝赫特曼當時認為“這是不可能的”，還在筆記本上寫道：“10次？”

然而，1987年，法國和日本科學家成功地在實驗室中制造出了準晶體結構；2009年，科學家們在俄羅斯東部哈泰爾卡湖獲取的礦物樣本中發現了天然準晶體的“芳蹤”，這種名為icosahedrite（取自正二十面體）的新礦物質由鋁、銅和鐵組成；瑞典一家公司也在一種耐用性最強的鋼中發現了準晶體，這種鋼被用于剃須刀片和眼科手術用的手術針中。

其實，這些圖案早已有之。科學家們在14世紀摩爾人于西班牙建立的阿爾漢布拉宮和15世紀修建的伊朗Darb-i Imam清真寺內都發現了這種圖案，它們也大量出現在荷蘭畫家摩里茨·科奈里斯·埃舍爾的藝術作品中。不過，科學家們一直認為晶體的原子結構不可能以這種方式排列，謝赫特曼的發現徹底顛覆了人們的這一認知。

這種準晶體也同斐波那契序列有關，在斐波那契序列中，每個數字是前面兩個數字之和。1753年，格拉斯哥大學的數學家羅伯特·辛姆森發現，隨著數字的增大，兩數間的比值越來越接近黃金分割率（一個與圓周率相類似的無限不循環小數，其值約為1.62）。科學家們后來也證明，準晶體中原子間的距離也完全符合黃金分割率。

據英國《新科學家》網站10月5日報道，準晶體具有獨特的屬性，堅硬又有彈性、非常平滑，而且，與大多數金屬不同的是，其導電、導熱性很差，因此在日常生活中大有用武之地。科學家正嘗試將其應用于其他產品中，比如不粘鍋和發光二極管等。另外，盡管其導熱性很差，但因為其能將熱轉化為電，因此，它們可以用作理想的熱電材料，將熱量回收利用，有些科學家正在嘗試用其捕捉汽車廢棄的熱量。?“準晶體的應用還有待于進一步開發。”謝赫特曼愛荷華州立大學的同事、同樣研究準晶體的派翠西亞·泰爾接受《紐約時報》采訪時表示，“但準晶體改變了我們對固體中原子結構的理解，這是一個具有革命性的科學發現。

社會評價

在這一發現以前，科學家們一直以為晶體內的原子結構是不斷重復的。評審委員會說，這一發現“根本上改變了化學家們對固態物質的構想”。

新發現曾極具爭議

諾獎評審委員會在向媒體散發的新聞稿中回顧道，謝赫特曼的發現“極具爭議”。他因為捍衛自己的發現，一度受到“勸告”，希望他脫離研究小組。

其實，在發現的最初階段，謝赫特曼自己也覺得難以置信。“不可能有這樣的物質存在，”謝赫特曼對自己說。在記錄這一發現的筆記本上，謝赫特曼一連標記了3個問號。不過，他的發現已經使得準晶體成為物理學家、材料學家、數學家以及晶體學家的重要研究領域。

不過，他鍥而不舍的努力最終迫使科學家們開始重新考慮他們對于物質本質的認識。”諾貝爾化學獎評審委員會說。