新华社北京10月5日电20世纪80年代初以前,科学界对固态物质的认识仅限于晶体与非晶体,而随着以色列人达尼埃尔·谢赫特曼的一次偶然发现,固体物质中一种“反常”的原子排列方式跳入科学家的眼界。从此,这种徘徊在晶体与非晶体之间的“另类”物质闯入了固体家族,并被命名为准晶体。谢赫特曼也因此获得2011年诺贝尔化学奖。
根据固态物质构成的原子排列规律,晶体内原子应呈现周期性对称有序排列,非晶体内原子呈无序排列。1982年4月8日,以色列化学家谢赫特曼在铝锰合金冷冻固化实验中首次观察到合金中的原子以一种非周期性的有序排列方式组合,具有这种原子排列方式的固体在当时理论下是不可能存在的。
准晶体概念提出之时,权威界认为其颠覆了固态物质的分类方式,被认为是无稽之谈,受到巨大质疑,谢赫特曼也被迫离开研究团队。
然而在此基础上,化学家成功在实验室中合成出多种准晶体结构,并在俄罗斯采集的矿石标本中发现了天然准晶体,准晶体的存在终被证实。
准晶体内的原子排列组合没有按照重复周期性对称排列,原子排列方式介于晶体和非晶体之间。打个比方说,准晶体的原子排列组合类似于编织古代波斯地毯,地毯的花纹复杂有序,但没有两条地毯的花纹组合是相同的。
瑞典皇家科学院在其声明中说,准晶体的发现,从根本上改变了对固态物质组成结构的原有认识。瑞典斯德哥尔摩大学有机结构化学教授邹晓冬在接受新华社记者采访时说,由于准晶体原子排列不具周期性,因此准晶体材料硬度很高,同时具有一定弹性,不易损伤,使用寿命长。
鉴于其具备的“强化”特性,准晶体材料可应用于制造眼外科手术微细针头、刀刃等硬度较高的工具。此外,准晶体材料无黏着力并且导热性较差,其应用范围还包括制造不粘锅具、柴油发动机等。准晶体材料的应用前景可谓广阔。