格哈德·埃特爾(德國化學(xué)家)
格哈德·埃特爾,1936年10月10日生于德國斯圖加特,慕尼黑工業(yè)大學(xué)畢業(yè),1965年獲博士學(xué)位,化學(xué)家。
從1973年開(kāi)始,埃特爾擔任路德維?!R克西米利安大學(xué)教授及該校物理化學(xué)研究所所長(cháng)。1986年至2004年,埃特爾出任德國馬普學(xué)會(huì )弗里茨—哈伯研究所所長(cháng),他是這家研究所的名譽(yù)教授。
從1997年和2000年起,擔任我國大連化物所《催化學(xué)報》顧問(wèn)和催化基礎國家重點(diǎn)實(shí)驗室國際顧問(wèn)。
格哈德·埃特爾獲得2007年度諾貝爾化學(xué)獎,因他在“固體表面化學(xué)過(guò)程”研究中作出的貢獻,他獲得的獎金額將達1000萬(wàn)瑞典克朗(約合154萬(wàn)美元)。
主要經(jīng)歷
格哈德·埃特爾,大學(xué)生涯在慕尼黑工業(yè)大學(xué)度過(guò),并于1965年獲博士學(xué)位。
格哈德·埃特爾獲得2007年度諾貝爾化學(xué)獎,因他在"固體表面化學(xué)過(guò)程"研究中作出的貢獻,他獲得的獎金額將達1000萬(wàn)瑞典克朗(約合154萬(wàn)美元)。
埃特爾是1988年以后獲得諾貝爾化學(xué)獎的首位德國人。
諾貝爾獎委員會(huì )在頒獎文告中表示,將諾貝爾化學(xué)獎授予格哈德·埃特爾是因為他在表面化學(xué)所作的開(kāi)創(chuàng )性研究。表面化學(xué)對于化學(xué)工業(yè)很重要,它可以幫助我們了解不同的過(guò)程,例如鐵為什么生銹、燃料電池如何工作、汽車(chē)內催化劑如何工作等。此外,表面化學(xué)反應對于許多工業(yè)生產(chǎn)起著(zhù)重要作用,例如人工肥料的生產(chǎn)。表面化學(xué)甚至能解釋臭氣層破壞,半導體工業(yè)也是與表面化學(xué)相關(guān)聯(lián)的科學(xué)領(lǐng)域。
由于半導體工業(yè)的發(fā)展,現代表面化學(xué)于60年代開(kāi)始出現。格哈德·埃特爾是首批發(fā)現新技術(shù)潛力的科學(xué)家之一。他逐步建立表面化學(xué)的研究方法,向人們展示不同實(shí)驗過(guò)程產(chǎn)生表面反應的全貌。這門(mén)科學(xué)需要先進(jìn)的真空實(shí)驗設備,以觀(guān)察金屬上原子和分子層次如何運作,確定何種物質(zhì)被置入系統。
格哈德·埃特爾的觀(guān)察為現代表面化學(xué)提供了科學(xué)基礎,他的方法不僅被用于學(xué)術(shù)研究而且被用于化學(xué)工業(yè)研發(fā)。格哈德·埃特爾發(fā)明的研究方法,基于他對哈伯·博施法的研究,應用哈伯-博施法可以從空氣中提取氮,這一點(diǎn)具有重要的經(jīng)濟意義。埃特爾還對鉑催化劑上一氧化碳氧化反應進(jìn)行研究,這種化學(xué)反應主要發(fā)生在汽車(chē)催化劑中,以過(guò)濾汽車(chē)產(chǎn)生的廢氣。
在2007年已公布的諾貝爾獎得主中,埃特爾是與中國交往最密切的一位,自1997年起,埃特爾教授就應聘為中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所催化基礎國家重點(diǎn)實(shí)驗室國際顧問(wèn)委員會(huì )委員,并同時(shí)應邀開(kāi)始擔任大連化物所《催化學(xué)報》的顧問(wèn)。
談到埃特爾時(shí),幾位與他共事過(guò)的中國科學(xué)家不約而同地提到了他那美妙的琴聲,說(shuō)他在聚會(huì )時(shí)會(huì )為大家彈奏幾支鋼琴曲。此外,埃特爾對人文科學(xué)也有著(zhù)濃厚的興趣,他非常喜歡讀書(shū),尤其是歷史方面的書(shū)籍。
獲獎?dòng)涗?/h2>
1998年,格哈德·埃特爾與索馬杰共同獲得Wolf化學(xué)獎。
2007年因為對“固體表面化學(xué)過(guò)程”研究中作出的貢獻而獲得諾貝爾化學(xué)獎,獲得的獎金額將達1000萬(wàn)瑞典克朗(約合154萬(wàn)美元)。
社會(huì )影響
成果意義
解釋臭氧層為何被破壞,宣布獲獎?wù)邥r(shí),瑞典皇家科學(xué)院稱(chēng),埃特爾成功地展示了表面化學(xué)反應的發(fā)生過(guò)程,這為現代表面化學(xué)研究打造了科學(xué)基礎,他的方法不僅被用于學(xué)術(shù)研究,還被用于化學(xué)工業(yè)開(kāi)發(fā)。
他的研究可以解釋臭氧層為何會(huì )被破壞;還可以幫助我們了解鐵為什么生銹、燃料電池如何工作、汽車(chē)催化劑的原理等。
諾貝爾化學(xué)獎結果公布當天,恰逢埃特爾的71歲生日。他將獲得一枚金質(zhì)獎?wù)?,一份獲獎證書(shū),并獨攬1000萬(wàn)瑞典克朗(約合154萬(wàn)美元)的獎金。
研究方法
凡在物質(zhì)相界面上所發(fā)生的物理化學(xué)現象統稱(chēng)為界面或表面現象,研究各種表面現象實(shí)質(zhì)的科學(xué)稱(chēng)為表面化學(xué)。德國科學(xué)家埃特爾的貢獻則是,逐步建立深入研究表面化學(xué)的方法,以展示不同實(shí)驗過(guò)程產(chǎn)生表面反應的全貌。
在最初的研究中,埃特爾研究了氫原子在金屬表面的作用。由于物質(zhì)表面的化學(xué)活性很強,在普通狀態(tài)中很難研究某個(gè)獨特的變化。所以進(jìn)行這些實(shí)驗需要完全沒(méi)有污染的真空環(huán)境,以便觀(guān)察原子和分子層次如何作用于極度純凈的金屬表面。經(jīng)濟意義
此后,埃特爾又對1918年的諾貝爾化學(xué)獎,人工固氮技術(shù)“哈伯-博施法”的原理提供了詳細的解釋。了解了提取氮元素的整個(gè)過(guò)程后,埃特爾發(fā)現了原有方法中化學(xué)反應最慢的步驟,這一突破有利于更有效地計算和控制人工固氮技術(shù)。
埃特爾對“哈伯-博施法”的研究具有重要的經(jīng)濟意義,因為氮是促進(jìn)農作物生長(cháng)的重要元素,固氮技術(shù)的提高意味著(zhù)能獲得更多肥料。埃特爾的研究還涉及鉑金屬表面一氧化碳氧化反應,這種化學(xué)反應主要發(fā)生在汽車(chē)催化劑中,被用于過(guò)濾汽車(chē)產(chǎn)生的廢氣。
“真沒(méi)想到會(huì )有這一天”
諾貝爾化學(xué)獎結果公布后,記者第一時(shí)間撥通了獲獎?wù)?、德國馬普學(xué)會(huì )弗里茨—哈伯研究所哈德·埃特爾教授的電話(huà)。
“是的,我非常吃驚,真的沒(méi)有想到會(huì )有這一天?!卑L貭柦淌谡f(shuō)。他首先感謝記者的祝賀,同時(shí)表示希望采訪(fǎng)最好簡(jiǎn)短些,因為已經(jīng)有很多媒體、師生前來(lái)拜訪(fǎng)。埃特爾告訴記者,當天上午瑞典皇家科學(xué)院打來(lái)電話(huà)通知他獲獎的消息時(shí),他正在自己的辦公室,不久就收到來(lái)自同行、媒體的祝賀。
盡管從事表面化學(xué)研究多年,并曾獲得難以計數的獎項和榮譽(yù),埃特爾教授表示,這仍然是意料之外。他和所有同行一樣雖然都曾希望能得到諾貝爾獎,也會(huì )關(guān)注每年的獲獎?wù)?,但是沒(méi)有預料到會(huì )真的發(fā)生在自己身上,因為這個(gè)領(lǐng)域還有很多杰出的科學(xué)家和突破性的研究。而他也將這一獎項視為自己所有榮譽(yù)的頂峰。
當記者問(wèn):“您認為瑞典皇家科學(xué)家院為什么會(huì )把2007年的化學(xué)獎頒給您?”埃特爾教授笑著(zhù)說(shuō):“我真的不知道,這個(gè)你應該去問(wèn)評獎的人?!彼€透露,如今自己已經(jīng)退休,離開(kāi)了實(shí)驗室的科研前線(xiàn),但仍往來(lái)于幾個(gè)研究院和高校講課,并正在撰寫(xiě)一本有關(guān)表面化學(xué)理論的書(shū)。
背景知識
物質(zhì)的兩相之間密切接觸的過(guò)渡區稱(chēng)為界面(interface),若其中一相為氣體,這種界面通常稱(chēng)為表面(surface)。凡是在相界面上所發(fā)生的一切物理化學(xué)現象統稱(chēng)為界面現象(interface phenomenan)或表面現象(surface phenomenan)。研究各種表面現象實(shí)質(zhì)的科學(xué)稱(chēng)為表面化學(xué)。
在20世紀40年代前,得到了迅猛發(fā)展,大量的研究成果被廣泛應用于各生產(chǎn)部門(mén),如涂料、建材、冶金、能源等行業(yè);到了60年代末70年代初,人們從微觀(guān)水平上對表面現象進(jìn)行研究,使得表面化學(xué)得到飛速發(fā)展,表面化學(xué)作為一門(mén)基礎學(xué)科的地位被真正確立。
頒獎文告
諾貝爾獎委員會(huì )在頒獎文告中表示,將諾貝爾化學(xué)獎授予格哈德·埃特爾是因為他在表面化學(xué)所作的開(kāi)創(chuàng )性研究。表面化學(xué)對于化學(xué)工業(yè)很重要,它可以幫助我們了解不同的過(guò)程,例如鐵為什么生銹、燃料電池如何工作、汽車(chē)內催化劑如何工作等。此外,表面化學(xué)反應對于許多工業(yè)生產(chǎn)起著(zhù)重要作用,例如人工肥料的生產(chǎn)。表面化學(xué)甚至能解釋臭氣層破壞,半導體工業(yè)也是與表面化學(xué)相關(guān)聯(lián)的科學(xué)領(lǐng)域。由于半導體工業(yè)的發(fā)展,現代表面化學(xué)于60年代開(kāi)始出現。格哈德·埃特爾是首批發(fā)現新技術(shù)潛力的科學(xué)家之一。他逐步建立表面化學(xué)的研究方法,向人們展示不同實(shí)驗過(guò)程產(chǎn)生表面反應的全貌。
這門(mén)科學(xué)需要先進(jìn)的真空實(shí)驗設備,以觀(guān)察金屬上原子和分子層次如何運作,確定何種物質(zhì)被置入系統。
格哈德·埃特爾的觀(guān)察為現化表面化學(xué)提供了科學(xué)基礎,他的方法不僅被用于學(xué)術(shù)研究而且被用于化學(xué)工業(yè)研發(fā)。格哈德·埃特爾發(fā)明的研究方法,基于他對哈伯·博施法的研究,應用哈伯-博施法可以從空氣中提取氮,這一點(diǎn)具有重要的經(jīng)濟意義。埃特爾還對鉑催化劑上一氧化碳氧化反應進(jìn)行研究,這種化學(xué)反應主要發(fā)生在汽車(chē)催化劑中,以過(guò)濾汽車(chē)產(chǎn)生的廢氣。
在2007年已公布的諾貝爾獎得主中,埃特爾是與中國交往最密切的一位,自1997年起,埃特爾教授就應聘為中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所催化基礎國家重點(diǎn)實(shí)驗室國際顧問(wèn)委員會(huì )委員,并同時(shí)應邀開(kāi)始擔任大連化物所《催化學(xué)報》的顧問(wèn)。
談到埃特爾時(shí),幾位與他共事過(guò)的中國科學(xué)家不約而同地提到了他那美妙的琴聲,說(shuō)他在聚會(huì )時(shí)會(huì )為大家彈奏幾支鋼琴曲。此外,埃特爾對人文科學(xué)也有著(zhù)濃厚的興趣,他非常喜歡讀書(shū),尤其是歷史方面的書(shū)籍。
化學(xué)應用
表面化學(xué)反應在工農業(yè)操作中有著(zhù)重要作用:
1.清洗鉑金表面的碳氧化物。
2.空調系統中的氟利昂,通過(guò)小冰晶體表面化學(xué)反應破壞臭氧層。
3.金屬表面暴露在潮濕的空氣中時(shí)生銹。
4.電子工業(yè)中,制作半導體元件。
5.人造肥料中所含的氨,是通過(guò)氮和氫在金屬表面生成。
中國學(xué)界情緣
中國的早期表面化學(xué)研究
中國也是較早開(kāi)始催化和表面化學(xué)研究的國家之一。其研究歷史可以追溯到上世紀30年代。1933年,張大煜先生在獲得德國德累斯頓工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位后,回國開(kāi)創(chuàng )和發(fā)展膠體化學(xué)和表面化學(xué)的研究。從50年代初開(kāi)始,他致力于工業(yè)上廣泛使用的催化劑擔體研究,結合水煤氣合成石油的鈷催化劑和合成氨催化劑的催化性能研究,逐步建立了物理吸附、化學(xué)吸附等一系列研究方法,提出了表面鍵理論的設想,并以此為指導,研制成功了合成氨新流程3個(gè)催化劑,在當時(shí)達到了國際先進(jìn)水平。
其中在表面化學(xué)研究方面特別值得一提的,是已經(jīng)故世的原大連化物所郭燮賢院士和原復旦大學(xué)的鄧景發(fā)院士的工作。郭燮賢在基礎研究方面先后提出了表面“空位”對吸附和催化反應作用的概念,以及氫和一氧化碳活化吸附方面的“易位吸附”和“協(xié)同機理”的新概念等。鄧景發(fā)自行設計、組裝了多種近代能譜儀,在國內較早建成了一個(gè)從分子水平研究表面吸附和催化過(guò)程的表面催化實(shí)驗室,系統開(kāi)展了銀系列催化劑的基礎理論研究。
埃特爾在中國學(xué)界的貢獻
埃特爾為我國表面化學(xué)和催化研究隊伍的培養和科學(xué)的發(fā)展作出了重要貢獻。他分別從1997年和2000年開(kāi)始擔任《催化學(xué)報》顧問(wèn)和催化基礎國家重點(diǎn)實(shí)驗室國際顧問(wèn),與中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所和廈門(mén)大學(xué)等單位一直保持著(zhù)密切的學(xué)術(shù)聯(lián)系。大連化物所研究員包信和1989年至1995年一直在埃特爾指導下進(jìn)行研究工作。1995年,包信和回國工作時(shí),埃特爾將他們自行研制的一臺光發(fā)射電子顯微鏡(PEEM)贈送給他,以支持他在國內繼續從事表面化學(xué)和界面催化的研究。由于年事已高,埃特爾很遺憾自己已不可能將模型催化的研究拓展到納米和生物領(lǐng)域。當包信和提出回國后希望拓展模型催化劑的基礎研究,進(jìn)一步將催化表面化學(xué)的研究與納米技術(shù)相結合,從納米尺度上深入理解真實(shí)催化反應過(guò)程時(shí),埃特爾立即表示支持,并積極推動(dòng)大連化物所與弗里茨-哈伯研究所共同成立了中國科學(xué)院與馬普學(xué)會(huì )的“催化納米技術(shù)”伙伴小組,埃特爾親自擔任專(zhuān)家組組長(cháng),并先后3次到大連化物所訪(fǎng)問(wèn),親自指導該伙伴小組的研究工作。
在此期間,埃特爾為中國相關(guān)領(lǐng)域的研究作出了不少指導工作。2000年,雙方組建了中科院和德國馬普學(xué)會(huì )“納米催化技術(shù)”伙伴關(guān)系研究小組,利用表面科學(xué)的表征、制備手段,研究催化反應的納米作用基礎。埃特爾在四次訪(fǎng)問(wèn)中都給出了中肯意見(jiàn)。
人物評價(jià)
格哈德·埃特爾成功地提供了詳盡描述,涉及化學(xué)反應如何在(固體)表面上發(fā)生,以此方式為現代表面化學(xué)奠定了基礎。(瑞典皇家科學(xué)院評審委員會(huì ))
格哈德·埃特爾對人非常謙和,他興致好的時(shí)候,還會(huì )邀請幾位擅長(cháng)小提琴和單簧管的朋友組成小樂(lè )隊,一道為大家演奏幾支曲子。(中科院大連化學(xué)物理研究所研究員李微雪)
他是一位了不起的科學(xué)家。(北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院院長(cháng)吳凱)
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