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(xué)家，現為以色列工學(xué)院工程材料系教授。20世紀80年代初發(fā)現了具有準晶體結構的合金，在晶體學(xué)研究領(lǐng)域和相關(guān)學(xué)術(shù)界引起了很大震動(dòng)。準晶體的相關(guān)研究成果已被應用到材料學(xué)、生物學(xué)等多種領(lǐng)域。2011年諾貝爾化學(xué)獎獲得者。廣東以色列理工學(xué)院常務(wù)副校長(cháng)。

個(gè)人履歷

1941年出生于以色列的特拉維夫。

1982年，他率先在實(shí)驗室環(huán)境下發(fā)現準晶體“現象.

1984年，另一個(gè)研究小組獨立發(fā)現類(lèi)似現象，兩個(gè)小組的研究結果得以同時(shí)發(fā)表。準晶體的相關(guān)研究成果已被應用到材料學(xué)、生物學(xué)等多種領(lǐng)域。

2011年度諾貝爾化學(xué)獎，一人獨享1000萬(wàn)瑞典克朗（約合146萬(wàn)美元）獎金。

現為以色列工學(xué)院工程材料系教授。

2018年，受聘為西安市人民政府科技顧問(wèn)。

2021年9月30日，受上海市實(shí)驗學(xué)校邀請，為該?？萍脊澾h程視頻進(jìn)行開(kāi)幕式致辭。

人物生平

獲得幾乎所有科學(xué)獎項，“獨缺”諾貝爾獎

實(shí)驗室環(huán)境下，謝赫特曼率先在鋁鎂合金中發(fā)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(shí)從事航空高強度鋁合金研究，而新發(fā)現有悖原子在晶體內應呈現周期性對稱(chēng)有序排列的“常識”，因而不為同行所接受。

諾獎評審委員會(huì )在向媒體散發(fā)的新聞稿中回顧道，謝赫特曼的發(fā)現“極具爭議”。為維護自己的發(fā)現，謝赫特曼被迫離開(kāi)當時(shí)的研究小組 。

1984年，另一個(gè)研究小組獨立發(fā)現類(lèi)似現象，兩個(gè)小組的研究結果得以同時(shí)發(fā)表。據先前媒體報道，從此，謝赫特曼先后獲得幾乎所有科學(xué)獎項，似乎“獨缺”諾貝爾獎。

瑞典皇家科學(xué)院在頒獎聲明中說(shuō)，獲獎?wù)叩陌l(fā)現改變了科學(xué)家對固體物質(zhì)結構的認識。

榮譽(yù)記錄

他在以色列北部城市海法任以色列工學(xué)院教授。

他當年的發(fā)現和堅持，迫使同行重新考慮并認識固體材料。

科學(xué)界對準晶體的理解和描述，需要借助數學(xué)，同時(shí)從中世紀阿拉伯風(fēng)格馬賽克鑲嵌裝飾藝術(shù)中汲取靈感。自然環(huán)境中，人們后來(lái)在俄羅斯一條河流內獲取的礦物樣本中發(fā)現自然生成的準晶體。工業(yè)環(huán)境下，瑞典一家企業(yè)在某一種鋼質(zhì)材料中發(fā)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(xué)家正嘗試將準晶體應用于其他產(chǎn)品，如不粘鍋涂層和柴油機制造等

諾貝爾化學(xué)獎評選委員會(huì )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(guān)察到一種“反?！爆F象：鋁錳合金的原子采用一種不重復、非周期性但對稱(chēng)有序的方式排列。

而當時(shí)人們普遍認為，晶體內的原子都以周期性不斷重復的對稱(chēng)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(fā)現的那種原子排列方式的晶體。因此，謝赫特曼的發(fā)現一經(jīng)發(fā)表，便飽受批評和詬病，他也被迫離開(kāi)所在的研究小組。

瑞典皇家科學(xué)院表示：“盡管如此，他的發(fā)現促使科學(xué)家重新思考對固體物質(zhì)結構的認知?！彪S后，科學(xué)家們在實(shí)驗室中制造出了越來(lái)越多的各種準晶體，并于2009年首次發(fā)現了純天然準晶體?，F在，準晶體已在很多應用領(lǐng)域“大展拳腳”，可用來(lái)制造不粘鍋、發(fā)光二極管、熱電轉化設備等。

美國普林斯頓大學(xué)的教授保羅·斯坦哈特表示：“謝赫特曼的發(fā)現徹底顛覆了具有200多年歷史的認知，是一個(gè)引人矚目的重大發(fā)現?！薄皽示w”這一術(shù)語(yǔ)由斯坦哈特提出，在謝赫特曼發(fā)表其發(fā)現之前，斯坦哈特一直在進(jìn)行準晶體領(lǐng)域的理論研究工作。

據英國《新科學(xué)家》網(wǎng)站10月5日報道，諾貝爾化學(xué)獎評選委員會(huì )高度評價(jià)了謝赫特曼研究的原創(chuàng )性，同時(shí)，也對全世界科學(xué)家們發(fā)出了警告：“即使最偉大的科學(xué)家也會(huì )陷于傳統藩籬的桎梏中，保持開(kāi)放的頭腦、敢于質(zhì)疑現有認知是科學(xué)家最重要的品質(zhì)?！?/p>

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(xué)從事研究工作，他發(fā)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(xué)界引起軒然大波。來(lái)自主流科學(xué)界、權威人物的質(zhì)疑和嘲笑不斷向他涌來(lái)。

“我被趕出了自己所在的研究團隊，同事們說(shuō)我的研究讓他們蒙羞?！敝x赫特曼回憶說(shuō)，“對此，我并不在意，我深信自己是對的，他們是錯的?！?/p>

“的確，那時(shí)候，人們根本不接受那種晶體的存在?！泵绹瘜W(xué)協(xié)會(huì )主席納西·杰克遜接受美國《紐約時(shí)報》采訪(fǎng)時(shí)表示：“因為他們認為這違反了自然‘規則’?！焙髞?lái)，謝赫特曼回到以色列并和一名同事攜手撰寫(xiě)文章描述他的發(fā)現。這篇文章剛開(kāi)始也沒(méi)有逃脫被拒絕的命運，最終于1984年11月面世，隨后在科學(xué)界引起巨大漣漪。包括著(zhù)名化學(xué)家、兩屆諾貝爾獎得主萊納斯·鮑林在內的一些化學(xué)界權威紛紛質(zhì)疑謝赫特曼的發(fā)現。

“他（鮑林）公開(kāi)說(shuō)：達尼埃爾·謝赫特曼在胡言亂語(yǔ)，根本沒(méi)有什么準晶體，只有‘準科學(xué)家’?！敝x赫特曼回憶說(shuō)。

即便如此，謝赫特曼也并未動(dòng)搖自己的信念。1987年，法、日科學(xué)家成功地在實(shí)驗室中制造出了大到足以被X射線(xiàn)觀(guān)察到的準晶體結構，證實(shí)了謝赫特曼的發(fā)現。

“鮑林確實(shí)是一名偉大的科學(xué)家，但這次，他錯了?！敝x赫特曼說(shuō)。

被主流科學(xué)界放逐多年之后，謝赫特曼終于“沉冤得雪”，獲得了科學(xué)界最大的擁抱和認可。瑞典皇家科學(xué)院表示，他的發(fā)現“徹底改變了化學(xué)家們對固體物質(zhì)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(xué)聯(lián)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(lèi)的“準晶體”用途廣泛

根據傳統晶體學(xué)認知，晶體內部的原子排列具有3次、4次和6次對稱(chēng)性。以4次對稱(chēng)為例，即每個(gè)原子被4個(gè)原子包圍，若在中心畫(huà)一條直線(xiàn)，每轉90度就會(huì )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(chēng)因無(wú)法做到重復，因此，科學(xué)界一直認為，自然界中不可能存在這種晶體。

美國《紐約時(shí)報》網(wǎng)站10月5日的報道稱(chēng)，1982年，謝赫特曼在進(jìn)行“衍射光柵”實(shí)驗時(shí)，讓電子通過(guò)鋁錳合金進(jìn)行衍射，結果發(fā)現無(wú)數個(gè)同心圓各被10個(gè)光點(diǎn)包圍，恰恰就是一個(gè)10次對稱(chēng)。謝赫特曼當時(shí)認為“這是不可能的”，還在筆記本上寫(xiě)道：“10次？”

然而，1987年，法國和日本科學(xué)家成功地在實(shí)驗室中制造出了準晶體結構；2009年，科學(xué)家們在俄羅斯東部哈泰爾卡湖獲取的礦物樣本中發(fā)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(zhì)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(fā)現了準晶體，這種鋼被用于剃須刀片和眼科手術(shù)用的手術(shù)針中。

其實(shí)，這些圖案早已有之?？茖W(xué)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(fā)現了這種圖案，它們也大量出現在荷蘭畫(huà)家摩里茨·科奈里斯·埃舍爾的藝術(shù)作品中。不過(guò)，科學(xué)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(fā)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(guān)，在斐波那契序列中，每個(gè)數字是前面兩個(gè)數字之和。1753年，格拉斯哥大學(xué)的數學(xué)家羅伯特·辛姆森發(fā)現，隨著(zhù)數字的增大，兩數間的比值越來(lái)越接近黃金分割率（一個(gè)與圓周率相類(lèi)似的無(wú)限不循環(huán)小數，其值約為1.62）?？茖W(xué)家們后來(lái)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(xué)家》網(wǎng)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?？茖W(xué)家正嘗試將其應用于其他產(chǎn)品中，比如不粘鍋和發(fā)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(xué)家正在嘗試用其捕捉汽車(chē)廢棄的熱量。?“準晶體的應用還有待于進(jìn)一步開(kāi)發(fā)?！敝x赫特曼愛(ài)荷華州立大學(xué)的同事、同樣研究準晶體的派翠西亞·泰爾接受《紐約時(shí)報》采訪(fǎng)時(shí)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(gè)具有革命性的科學(xué)發(fā)現。

社會(huì )評價(jià)

在這一發(fā)現以前，科學(xué)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(huì )說(shuō)，這一發(fā)現“根本上改變了化學(xué)家們對固態(tài)物質(zhì)的構想”。

新發(fā)現曾極具爭議

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

其實(shí)，在發(fā)現的最初階段，謝赫特曼自己也覺(jué)得難以置信?！安豢赡苡羞@樣的物質(zhì)存在，”謝赫特曼對自己說(shuō)。在記錄這一發(fā)現的筆記本上，謝赫特曼一連標記了3個(gè)問(wèn)號。不過(guò)，他的發(fā)現已經(jīng)使得準晶體成為物理學(xué)家、材料學(xué)家、數學(xué)家以及晶體學(xué)家的重要研究領(lǐng)域。

不過(guò)，他鍥而不舍的努力最終迫使科學(xué)家們開(kāi)始重新考慮他們對于物質(zhì)本質(zhì)的認識?！敝Z貝爾化學(xué)獎評審委員會(huì )說(shuō)。