發現準晶 以國學者膺化學獎

【摘要10.6.2011蘋果】70歲以色列科學家謝茲曼，因為發現原本被認為不可能存在的「準晶」（quasicrystals）結構，徹底顛覆科學界對固體材料的看法，昨天成了今年諾貝爾化學獎唯一得主，可獨得1000萬瑞典克朗（約4400萬元台幣）獎金。

過去因提出「準晶」這個離經叛道的觀念而吃足苦頭的謝茲曼（Daniel Shechtman），昨在以色列召開記者會發表得獎感言：「今天對我個人而言是很棒的一天，對科學界也一樣。現在有數以千計的科學家正在研究我打開的準晶領域，我相信他們也都把這座諾貝爾獎視為自己的成就。」

過去科學家把固體材料分兩大類，是原子規則排列的「晶體」，如鑽石和石英，另一類是原子混亂排列的「非晶體」，如玻璃。據德國科學家歸納的晶體平移週期性，晶體的原子排列只可能有2重、3重、4重和6重等4種對稱，但謝茲曼1982年卻在電子顯微鏡下，發現鋁錳合金的原子有5重對稱，原子排列結構相當規則，但卻又不像晶體那麼規律，這結構被稱為「準晶」。

當他把這項在過去被視為不可能的發現告訴其他科學家，卻淪為笑柄，「我說我發現有5重對稱的材料時，大家都笑我。」最後終於得以在1984年發表在學術期刊，震驚科學界。但被有化學獎及和平獎兩座諾貝爾獎的美國化學家鮑林奚落：「別聽謝茲曼胡說八道，才沒有準晶這種東西，只有半吊子的準科學家。」

過去「準晶」都是實驗室的人工產物，2009年首度被發現存在大自然，俄羅斯一處河流的河水被人發現有天然準晶。準晶的用途不多，其緊密的原子結構導致其不易刮傷、斷裂或氧化，被用來製作刮鬍刀片、不沾鍋或不易斷裂的眼科手術用針；且因原子結構不規律，傳電導熱較慢，被用來作為隔熱材料。

教授林水田昨表示，長期以來科學界認為物質結構只有晶體和非晶體兩種，前者是原子排列有周期性、次序的物質，如鐵、銅等，後者則是原子排列無周期性與次序的物質，如玻璃。直到今年諾貝爾化學獎得主謝茲曼發現原子排列有周期性、但無次序的類晶體，一舉推翻科學界對物質結構組成的觀念，得獎是實至名歸。

林水田說，過去科學界認知的物質結構不論是晶體或非晶體，都存在自然界中，謝茲曼則是在鋁、錳合金時發現一顆準晶體，因其結構完全超出過去科學界所認知的原子組成方式。事後證明，此一發現完全顛覆了物質結構組成的觀念。

國家同步輻射研究中心主任、清華大學物理系講座教授張石麟表示，「準晶體」是介於晶體與非晶體之間的類晶體，只有在金屬高溫混合時急速冷卻才會出現。

林水田表示，目前有人將準晶體應用在強化金屬，讓它更耐磨、抗腐蝕、改變導電性質，也有日本學者將準晶體當作化學反應催化劑，但整體來說人類對準晶體了解仍十分有限，但準晶體的發現讓人類可以開發出更多新材料，影響層面極大。

2011諾貝爾化學獎得主

◎謝茲曼（Daniel Shechtman）
●年齡︰70歲（1941年生於特拉維夫）
●國籍︰以色列
●任職機構︰以色列理工學院
●其他獲獎︰1999年拿下被視為諾貝爾風向球的以色列沃爾夫物理學獎

近5年諾貝爾化學獎得主

◎2010 鈴木章、根岸英一（日本）與海克（美國）：以鈀金屬為觸媒的有機偶合反應，幫助抗癌新藥研發及發現塑膠等革命性材料。
◎2009 拉瑪克里斯南、司戴茲（美國）與尤納斯（以色列）：以X光結晶繞射學找出成千上萬組成核醣體的原子，並促成抗生素研發。
◎2008 下村脩（日本）、查菲（美國）與錢永健（華裔美籍）：發現水母體內的綠色螢光蛋白質，應用於生物醫學領域。
◎2007 俄托（德國）：以真空技術奠定表面化學研究程序，有助研究地球臭氧層何以變薄，燃料電池如何運作，鐵為何生鏽的原因。
◎2006 孔伯格（美國）：找出基因轉錄過程機制。