毛河光(Ho-Kwang Mao),男,1942年6月14日生于上海。世界高温高压研究领域领军顶尖人物,世界杰出高压科学家。他首次解决了百万大气压的产生和标定问题,获得了550万大气压的国际最高静态压力;创建了多种微区原位测量高压下物质结构和性质的实验方法与实验系统;利用高压解决了让“钻石快速长大”的科学难题。是公认的、当今世界上最杰出的高压科学家之一。
“牛粪”变钻石
钻石是指经过琢磨的金刚石,是在地球深部高压、高温条件下形成的一种由碳元素组成的单质晶体。钻石美丽、稀有,长期以来被当做珍贵的宝石,是爱情和忠贞的象征,代表永恒不破的爱情。除欣赏价值外,钻石有着多元的功能。它硬度最高,还是很好的导热及切割、研磨的工具,未来可以在医疗上及电子元件上有很大的用途。因此各个国家对钻石都十分重视。
2002年毛和光等人公开发表化学气象沉淀(Chemical Vapor Deposition,简称CVD)钻石的研究申请专利后,全世界有百家实验室一窝蜂投入这种CVD钻石研发,但因无法突破钻石生长的速度,后来纷纷退出,毛河光等人则是耗费百万美元不断实验,终于发现了钻石迅速长大的秘方。
经过三年的努力,2005年5月,他们先在日本举办的第十届国际新钻石科技会议展示了一颗十克拉、透明无色的CVD钻石,接着以"Very Large Diamonds Produced Very Fast"(大钻石量产快)的标题,在美国的实用钻石会议上发表,媒体立刻大幅报导,因为过去研究以CVD方法长出来的钻石,普遍带棕、黄色,无法做高级珠宝,且做三克拉都很难,但他们却大突破做到十克拉无色的透明钻石,等于是CVD钻石的大跃进。九月间他来自台湾的学生颜志学博士将一颗二克拉的钻石,在华盛顿拿给一位具有GIA美国宝石学院珠宝鉴定资格的专家鉴定,那名专家研究了半天,好奇地问他钻石是从哪儿来的,因为它带有稀有的粉红闪光,而切割的方式也很特别,专家语带保守的估计“应该要二十万美金吧!” 颜志学得意的告诉他这是颗CVD钻石,让跌破眼镜的专家张口结舌,忙追问他们大概成本多少,他随口回答:“大概五千美元吧!”那位专家难掩内心的激动,原本拿着镊子夹着钻石观察,当下手剧烈的颤抖到握不住镊子。
其实这颗钻石直接的成本甚至不到五千美元,除了以一块成色不错、厚度五毫米的天然钻裸石为母石外,他们利用高纯度甲烷(可由牛粪或垃圾等物产生的沼气)、加上氢、氮等气体辅助,在微波炉中以高压方式,让甲烷中与钻石一样的碳分子不断累积到钻石原石上,钻石就一层层增生,长高长厚了。这颗“长大”的钻石,品质与天然钻石几无二致,肉眼难辨,震惊了珠宝业界。毛还因此连获三项国际大奖。毛河光预言:“21世纪是钻石的年代!20世纪最重要的发明是计算机,21世纪最重要的发明是会长大的钻石!”
特立独行
毛河光从学生时代就特立独行,常常不“循规蹈矩”,充满质疑精神。他非常喜欢数理化,喜欢独立思考,上课回答问题时,一些术语和观点让老师也感到难分是非。解数学题时,他不一定采用课本上的公式,而是自己想出一种新的解法。
老师批改他的作业本和试卷常常感到很头痛。一位中学数学老师曾“无奈”地对他说:“毛河光同学,我教书这么多年,教过学生无数,还没教过你这样‘奇怪’的学生。你使用的公式和计算过程跟书上和我教的方法完全不同,但演算的结果答案又是对的,你让我怎么打分?”
这种喜欢思考,充满质疑精神的习惯一直被延续下来。
自1935年科学家首次预测用足够的压力挤压,氢就呈现出金属态特征——导电性以来,在实验室里制备金属氢一直被誉为高压物理学的“圣杯”。
今年3月份,毛河光在《美国科学院学报》发表文章称,哈佛大学物理学家团队使用了一种“掺杂”了氩原子的氢化合物Ar(H2)2(该化合物常用于建立一种“预压缩”形态并促进金属氢的形成)在压力495GPa的情况下得到世界上首块金属氢。然而,在360GPa下,纯氢和掺杂氩原子的氢都没有变金属。“哈佛大学的研究结果非常值得怀疑”,他说。
毛河光说,从目前的理论计算和实验研究来看,金属氢在常压下很可能是不稳定的。为解决金属氢的稳定性,还需要在高压下对金属氢的物理性质进行测试研究,并建立较大体积的超高压实验装置等。他还说“除了研究如何实现氢的金属化转变外,更重要更难的是得到常压下稳态的金属氢,这是金属氢研究中一个必须解决的问题,也是使金属氢实用化的关键。”
关心教育
毛河光先生曾多次回中国访问,并为国内培养科学技术骨干作出贡献。1992年,毛河光先生的父亲毛森回故乡探亲,回美国后不久去世,临终前嘱咐夫人及子女设立“贫寒子女助学金”,每年出资1万元人民币资助石门小学、江山中学、衢州一中三座母校的贫困学生。
自1993年以来,毛河光先生和家人一直遵循父亲的遗愿,已出资10多万元,资助了1440多名贫困学生。在江中考察时,毛河光先生欣然题词:江山代有人才出,作育英材六十年。
他对中国的高压研究非常关心。近二十年来,他几乎每年都来华讲学,在多所大学和研究所担任名誉教授,帮助我国培养人才、传授实验技术、制定高压研究计划,为促进我国高压研究的发展,倾注了大量心血。为表彰毛河光院士对我国高压事业的杰出贡献,中国政府2002年授予他国家友谊奖。
2017年8月10日,一重要高压新矿物经CNMMN-IMA(国际矿物学协会新矿物及矿物命名委员会)批准并以毛河光命名,毛河光矿(“Maohokite”,MgFe2O4),标志着又一天然新矿物诞生!
人物简历
1942年6月14日,毛河光出生于上海。
1959年,进入台湾大学地质系并于1963年取得学士学位。
1964年,到美国罗泽斯特大学研究院成为巴西特和高桥的研究生。
1966年、1967年获美国罗切斯特大学硕士、博士学位。
1968年,任华盛顿卡内基研究院地球物理实验室任高级研究员。
1979年,受聘为吉林大学名誉教授。
2002年,被聘为“吉林大学高压科学与技术中心”主任。
2005年,被聘为吉林大学教授。
1993年,入选美国国家科学院院士。
1996年,入选中国科学院外籍院士。
2005年6月,受聘担任浙江大学光彪讲座教授。
2012年,毛河光入选中组部“千人计划”顶尖人才与创新团队项目,组建北京高压科学研究中心并担任主任。
所获奖项
曾获美国矿物学会、美国地球物理学会、美国物理学会的最高荣誉奖,国际高压科学与技术促进协会的Bridgman金奖、美国科学院ArthurL.Day奖。2002年获中国政府“友谊奖”。2005年获瑞典皇家科学院Gregori Aminoff结晶学奖、瑞士和意大利联合的国际Balzan矿物学奖和美国矿物学会Roebling奖。2007年获美国地球物理学会的Inge Lehmann 奖。
采编/赵群帮
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