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格哈德·埃特爾與表面化學(xué)





  格哈德·埃特爾(Ger-hardErtl)1936年出生于德國(guó)的巴特坎施塔特,是一位德國(guó)化學(xué)家,是德國(guó)歷史上最年輕的自然科學(xué)教授。2007年獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng),獲獎(jiǎng)的理由是“對(duì)發(fā)生在固體表面的化學(xué)過(guò)程的研究”。埃特爾的代表性研究是氣體或液體跟固體相遇時(shí),在固體表面發(fā)生的變化。這個(gè)領(lǐng)域就是我們現(xiàn)在所說(shuō)的表面化學(xué)。
  埃特爾大學(xué)的專業(yè)是物理,大學(xué)期間不但系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了專業(yè)知識(shí),而且還有幸聽(tīng)了德布羅意、居里、海森伯等頂級(jí)物理學(xué)家的講課。這些大師們的授課,讓埃特爾的思想意識(shí)站到了科學(xué)的前沿,讓他科研工作的起點(diǎn)站到了相當(dāng)?shù)母叨?。大學(xué)畢業(yè)后,埃特爾開(kāi)始著手博士論文的研究,他向他的論文顧問(wèn)格里斯徹教授(20世紀(jì)電化學(xué)領(lǐng)域里具有代表性的科學(xué)家)詢問(wèn)什么是可以在將來(lái)研究的領(lǐng)域,格里斯徹教授建議研究固體和氣體的分界面:“關(guān)于這個(gè)問(wèn)題大家?guī)缀跏裁炊疾恢??!?br>  埃特爾是個(gè)非常幸運(yùn)的人,在他開(kāi)始進(jìn)行研究的20世紀(jì)60年代,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)也開(kāi)始迅速發(fā)展,正好含有他所必需的新的高真空技術(shù),解決了他制備清潔固體表面的問(wèn)題。幾乎同時(shí)被開(kāi)發(fā)應(yīng)用的“低能電子衍射”(LEED),和其后不久被相繼開(kāi)發(fā)出來(lái)的各種各樣的探索表面特性的技術(shù)陸續(xù)問(wèn)世,其中有可以“看到”原子的“原子力顯微鏡”。1965年埃特爾拿到了博士學(xué)位,他研究的是鍺的表面所發(fā)生的氧氣和氫氣的反應(yīng)。他的博士論文,如果用我們現(xiàn)在的評(píng)語(yǔ),應(yīng)該基本是這樣的:選題意義重大,很有前景;思路清晰,工作量較大;如果數(shù)據(jù)更詳實(shí),分析更透徹,效果會(huì)更好;希望以后的研究工作中繼續(xù)加以改進(jìn)。但他的論文在科學(xué)史上的意義和他論文的成果相對(duì)而言,不知偉大多少倍:發(fā)現(xiàn)和開(kāi)拓了一個(gè)新的研究領(lǐng)域,研究方法和手段從一開(kāi)始就基本是正確的。用埃特爾自己的話說(shuō),就是:拉開(kāi)了“真正的表面化學(xué)時(shí)代”的大幕!
  博士畢業(yè)后,埃特爾繼續(xù)研究了氫氣在鈀、鉑、鎳、鐵等金屬表面的反應(yīng)行為。但他的表面化學(xué)理論取得真正的突破,是從1974年他開(kāi)始研究氫氣和氮?dú)庠阼F等作催化劑合成氨的反應(yīng)中獲得的。埃特爾用掃描探針顯微鏡等儀器,確定了首先是鐵等催化劑使氮分子變成氮原子,氮原子再與氫反應(yīng)生成氨。埃特爾的這個(gè)發(fā)現(xiàn),使表面化學(xué)真正成了一門(mén)科學(xué),一門(mén)有理論依據(jù)的科學(xué),讓更多的人進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域,也使這個(gè)領(lǐng)域越來(lái)越活躍,對(duì)化學(xué)和整個(gè)自然科學(xué)的發(fā)展起了很大的推動(dòng)作用。
  埃特爾是一個(gè)謙虛、誠(chéng)實(shí)、尊敬他人的人,他一共培養(yǎng)了一百多名博士生,其中一半成為物理學(xué)家,一半成為化學(xué)家,他培養(yǎng)學(xué)生的方法是:給學(xué)生完全的自由,同時(shí)給他們提供需要的東西,讓他們變成有責(zé)任感的人。有人問(wèn)他什么是成為杰出科學(xué)家的條件,埃特爾的回答是:對(duì)科學(xué)的熱情。
  我們中國(guó)要出埃特爾式的人物、要在自然科學(xué)中開(kāi)拓新的領(lǐng)域和技術(shù),中國(guó)人不缺焚膏油以接晷、恒兀兀以窮年的精神,現(xiàn)在也不缺錢(qián)缺渠道買(mǎi)高端儀器了,缺的是改革現(xiàn)在的教育科研管理體制的力度。