他選鉆石有三個標準:低熒光、低應力、少缺陷。
12年來,他花了兩百多萬元科研經費,悉心挑選了280多顆鉆石。但沒有一顆戴在身上、沒有一顆送給太太,而是全部獻給了一項固體氫的研究。
他叫吉誠,是北京高壓科學研究中心的一名研究員。最新一期《自然》里,刊載了一項由他領銜的重大突破:人類用X射線納米探針首次“看見”固體氫的復雜晶體結構。這是目前世界上固體氫的最精細結構。
等待這一刻,吉誠用了12年。如今,陪伴他一次又一次失敗的金剛石編著號、貼著標簽,躺在一個個小盒子里。它們有的破碎,有的滿是傷痕,或許不再尖銳、不再那么閃耀,價值也所剩無幾,但它在吉誠心里仍重千斤——這是時間授予他的勛章。
北京高壓科學研究中心的實驗室里,已完成實驗并破碎的金剛石樣品被編上號、貼上標簽,保存起來。受訪者供圖
“剛發的那篇《自然》,實驗用掉了80多顆碎鉆。上一篇《自然》用掉了200多顆碎鉆。這種樣品,很費錢,我們用起來很珍惜。”吉誠說。
北京高壓科學研究中心的實驗室里,已完成實驗并破碎的金剛石樣品被編上號、貼上標簽,保存起來。受訪者供圖
研究固體氫,豈止費鉆石,還費腦費心費神。氫是宇宙中最古老最豐富的元素,也是元素周期表第一號元素,但它依然有許多人類未解之謎。
高壓物理學家、中科院外籍院士毛河光說,1935年,當諾貝爾物理學獎得主維格納等人提出“氫能被金屬化”時,人們還以為那是“天方夜譚”。好在90年來,隨著研究深入,科學家離金屬氫越來越近了。
如果說金屬氫是“圣杯”,那么高壓下固體氫結構就好比“圣杯”的杯座。
看見固體氫的晶體結構,目前用金剛石施壓是唯一辦法。將兩顆超鋒利的金剛石尖對尖放置,擠壓放在中間的氫分子。當加壓到數百GPa,用極亮的X光穿透金剛石照射在高壓氫上,好比給固體氫“拍照片”,得以窺見氫原子如何排列。
這項研究使用了瑞典MAX IV(最新一代同步輻射光源)的NanoMAX線站提供的納米聚焦X射線,圖為射線聚焦裝置、樣品臺、光子計數探測器。受訪者供圖
聽上去簡單,但給氫加壓不是按一下按鈕,壓力就升上去了。這是一場與頭發絲較勁、與氫捉迷藏的戰斗。
吉誠最怕聽到的聲音,是清脆的一聲“啪”響。這意味著,金剛石又爆炸了。“金剛石鋒利的尖只有頭發絲直徑的四分之一。有時一加壓,氫氣還沒變成固體,就已經跑掉。還有的氫氣雖沒跑掉,但鉆進了金剛石里,金剛石又會碎掉。”
“捕獲固體氫的12年,改變了我的性格、磨煉了我的心性。一個成果就是,我的孩子出生之后不停哭鬧,都沒讓我有太多波瀾。”屢敗屢戰10多年后,吉誠已幾乎能接納一切。
瑞典MAX IV(最新一代同步輻射光源)NanoMAX線站的數據采集及分析操作臺。受訪者供圖
研究氫,是勇敢者的游戲。這意味著與無盡的失敗為伴。吉誠說,他特別敬佩的法國一個國家實驗室的研究團隊,1996年發表了一篇震驚學界的論文之后,仍堅持沖擊氫晶體結構研究數十年,再難有成果問世。“可正因氫夠難,所以值得。”從選擇研究氫結構的那一刻,吉誠就做好了10年顆粒無收的準備。
吉誠覺得,人有兩種活法。一種是來到世上,把許多東西摸個遍,還有一種是扎進一個領域,把一個簡單純粹的東西穿透。“我適合后者。因為我不聰明,只有一根筋,但我經得住失敗。”
氫,改變了吉誠的世界觀。“這個世界是有規律的,又是混沌的。但這并不矛盾,甚至是一體的陰和陽。”
向太太求婚時,對于“要不要買鉆石”這事,吉誠陷入了沉思。人們買鉆石,是因為不碎的鉆石象征著愛的永恒。可他的實驗室里,有太多碎掉的鉆石。于是他反思:到底什么是永恒?
終于有一天,他的答案脫口而出:“宇宙大爆炸的那一刻,氫就存在了。氫可能就是一種永恒。”(記者張漫子)
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