71岁生日加冕诺贝尔桂冠
德国科学家埃特尔独享化学奖
人类的“吃”与“行”有他的功劳
对于那些只着眼于事物表面做文章的人,人们往往不屑一顾,甚至厌恶有加。
瑞典皇家科学院10日宣布,将今年的诺贝尔化学奖单独授予格哈德·埃特尔,以表彰他在“固体表面的化学过程”研究中取得的成果。“今年的化学奖授予在表面化学方面的奠基性研究。这项学科对于化学工业而言非常重要,而且能够帮助我们理解铁为什么会生锈,燃料电池是如何工作的,汽车里的催化剂是如何工作的。”实际上,表面化学在许多工业生产中都扮演非常重要的角色,比如生产人工肥料、半导体行业等。表面化学还可以帮助我们了解臭氧层被破坏的过程是如何发生的。
奠定表面化学研究的基础
教科书告诉我们,物质的两相之间密切接触的过渡区称为界面,若其中一相为气体,这种界面通常称为表面。凡是在相界面上所发生的一切物理化学现象统称为界面现象或表面现象,而研究各种表面现象实质的科学称为表面化学。表面化学在上世纪前半叶就得到了迅猛发展,大量的研究成果被广泛应用于涂料、建材、冶金、能源等行业。
在表面化学研究中,人们需要观察独立的原子层或分子层在极端纯净的金属表面的行为,因此需要极其精准的试验仪器和一系列不同的试验技术。通过长期研究,埃特尔逐步建立了一整套的表面化学方法论,为表面化学的研究奠定了扎实的基础。埃特尔甚至还成立了一个专门的学校,来传授他开创的各类精妙的试验技巧与丰富的经验。埃特尔是最早洞察到表面化学研究中巨大潜力的科学家之一,由于埃特尔的贡献,20世纪60年代末起,表面化学开始得以逐渐发展成为一项独立的基础学科,并带来了诸多在实际应用领域大显身手的重要研究成果。例如生产人工肥料,就是其中光彩熠熠的一项。
惠泽人类“吃”与“行”
人们早就知道,氮肥对于农业生产而言具有举足轻重的作用。20世纪初发展而来的哈伯-博施法,是大气中氮制氨的化学方法,它使大气中氮的固定成为可能,从而还能进一步转化为硝酸成为生产肥料所需的硝酸盐。尽管这一方法的出现为人类农业生产带来福音,但是人们长期以来却在寻找制备反应的催化剂方面苦无收获。而埃特尔在哈伯-博施法的基础上研究发现,在铁催化剂表面进行的氨合成反应得以能够大大提高其效率,这很快被应用于大规模的实际工业生产,给人类社会的农业生产带来了巨大的经济效益。
上述埃特尔的科研成果,使得现代农业生产广为受益,可谓是帮助解决了人类“吃”的问题;而他另外的研究成果,还帮助人类解决了“行”的问题。这是因为,汽车排放出的尾气中含有大量毒性甚强的一氧化碳,如果不加以净化,则会给人类造成莫大危害。而埃特尔有关一氧化碳在金属铂表面的氧化过程的研究,使得一氧化碳被氧化为二氧化碳之后再排放,催生了汽车尾气净化装置,例如人们所熟知的三元催化器。
埃特尔的研究成果,帮助他赢得了无数荣誉。从上世纪70年代末起,埃特尔几乎每年都要收获若干荣誉或奖项,即便在今年,他也已经收到了包括由英国皇家化学学会颁发的奖项等三个大奖。而在他生日这天到来的诺贝尔奖,在他的获奖历史里添上了最为浓墨重彩的一笔。
德国两人揽诺贝尔科学奖
埃尔特独享诺贝尔化学奖,使得德国成为今年诺贝尔科学奖项中仅次于美国的第二大丰收国,之前颁发的诺贝尔生理或医学奖得主为两名美国人(一人出生于意大利,一人出生于英国)、一名英国人;而昨天颁发的物理学奖得主为一名法国人与一名德国人。
埃尔特的成果,如今既被用于学院里的研究,也被用于工业生产中的化学过程。但他的“表面文章”之所以能够如此卓越,是由于他的天分,更是由于他的勤勉。正如诺贝尔颁奖委员会所说,“埃特尔的伟大成就来自于他在工作中的小心翼翼和杰出的解决问题的卓越才华。他对于每一个问题,都勤奋而又系统地寻找最佳的试验技巧。” 本报通讯员 潘文
最美妙的生日礼物
埃特尔1936年出生在德国南部名城斯图加特附近的小镇巴特·康斯塔特。他早年先后在斯图加特技术大学、巴黎大学以及慕尼黑大学等处学习,并于1965年从慕尼黑技术大学获得博士学位。之后,他在留校研究几年后又前往美国多所著名机构游学,包括加州大学伯克利分校等。1986年,他回到德国,开始在柏林的马普学会弗里茨·哈伯研究所任所长。
“我知道我是获奖提名者之一,但是我并未想过我真能夺得这一奖项。”埃特尔说,“当听到来自斯德哥尔摩的得奖消息时,我最初几乎激动地说不出话来了。”“我是如此的感到骄傲。这是我一生之中最为美妙的一份生日礼物。”
本报通讯员 潘文
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