格哈德·埃特爾（德國化學(xué)家）

主要經(jīng)歷
獲獎(jiǎng)記錄
社會(huì)影響
頒獎(jiǎng)文告
化學(xué)應(yīng)用
中國學(xué)界情緣
人物評價(jià)

格哈德·埃特爾，1936年10月10日生于德國斯圖加特，慕尼黑工業(yè)大學(xué)畢業(yè)，1965年獲博士學(xué)位，化學(xué)家。

從1973年開始，埃特爾擔(dān)任路德維?！R克西米利安大學(xué)教授及該校物理化學(xué)研究所所長。1986年至2004年，埃特爾出任德國馬普學(xué)會(huì)弗里茨—哈伯研究所所長，他是這家研究所的名譽(yù)教授。

從1997年和2000年起，擔(dān)任我國大連化物所《催化學(xué)報(bào)》顧問和催化基礎(chǔ)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室國際顧問。

格哈德·埃特爾獲得2007年度諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，因他在“固體表面化學(xué)過程”研究中作出的貢獻(xiàn)，他獲得的獎(jiǎng)金額將達(dá)1000萬瑞典克朗(約合154萬美元)。

主要經(jīng)歷

格哈德·埃特爾，大學(xué)生涯在慕尼黑工業(yè)大學(xué)度過，并于1965年獲博士學(xué)位。

格哈德·埃特爾獲得2007年度諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，因他在"固體表面化學(xué)過程"研究中作出的貢獻(xiàn)，他獲得的獎(jiǎng)金額將達(dá)1000萬瑞典克朗(約合154萬美元)。

埃特爾是1988年以后獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的首位德國人。

由于半導(dǎo)體工業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)代表面化學(xué)于60年代開始出現(xiàn)。格哈德·埃特爾是首批發(fā)現(xiàn)新技術(shù)潛力的科學(xué)家之一。他逐步建立表面化學(xué)的研究方法，向人們展示不同實(shí)驗(yàn)過程產(chǎn)生表面反應(yīng)的全貌。這門科學(xué)需要先進(jìn)的真空實(shí)驗(yàn)設(shè)備，以觀察金屬上原子和分子層次如何運(yùn)作，確定何種物質(zhì)被置入系統(tǒng)。

格哈德·埃特爾的觀察為現(xiàn)代表面化學(xué)提供了科學(xué)基礎(chǔ)，他的方法不僅被用于學(xué)術(shù)研究而且被用于化學(xué)工業(yè)研發(fā)。格哈德·埃特爾發(fā)明的研究方法，基于他對哈伯·博施法的研究，應(yīng)用哈伯-博施法可以從空氣中提取氮，這一點(diǎn)具有重要的經(jīng)濟(jì)意義。埃特爾還對鉑催化劑上一氧化碳氧化反應(yīng)進(jìn)行研究，這種化學(xué)反應(yīng)主要發(fā)生在汽車催化劑中，以過濾汽車產(chǎn)生的廢氣。

在2007年已公布的諾貝爾獎(jiǎng)得主中，埃特爾是與中國交往最密切的一位，自1997年起，埃特爾教授就應(yīng)聘為中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所催化基礎(chǔ)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室國際顧問委員會(huì)委員，并同時(shí)應(yīng)邀開始擔(dān)任大連化物所《催化學(xué)報(bào)》的顧問。

談到埃特爾時(shí)，幾位與他共事過的中國科學(xué)家不約而同地提到了他那美妙的琴聲，說他在聚會(huì)時(shí)會(huì)為大家彈奏幾支鋼琴曲。此外，埃特爾對人文科學(xué)也有著濃厚的興趣，他非常喜歡讀書，尤其是歷史方面的書籍。

獲獎(jiǎng)記錄

1998年，格哈德·埃特爾與索馬杰共同獲得Wolf化學(xué)獎(jiǎng)。

2007年因?yàn)閷Α肮腆w表面化學(xué)過程”研究中作出的貢獻(xiàn)而獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，獲得的獎(jiǎng)金額將達(dá)1000萬瑞典克朗(約合154萬美元)。

社會(huì)影響

成果意義

解釋臭氧層為何被破壞，宣布獲獎(jiǎng)?wù)邥r(shí)，瑞典皇家科學(xué)院稱，埃特爾成功地展示了表面化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生過程，這為現(xiàn)代表面化學(xué)研究打造了科學(xué)基礎(chǔ)，他的方法不僅被用于學(xué)術(shù)研究，還被用于化學(xué)工業(yè)開發(fā)。

他的研究可以解釋臭氧層為何會(huì)被破壞；還可以幫助我們了解鐵為什么生銹、燃料電池如何工作、汽車催化劑的原理等。

諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)結(jié)果公布當(dāng)天，恰逢埃特爾的71歲生日。他將獲得一枚金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)拢环莴@獎(jiǎng)證書，并獨(dú)攬1000萬瑞典克朗（約合154萬美元）的獎(jiǎng)金。

研究方法

凡在物質(zhì)相界面上所發(fā)生的物理化學(xué)現(xiàn)象統(tǒng)稱為界面或表面現(xiàn)象，研究各種表面現(xiàn)象實(shí)質(zhì)的科學(xué)稱為表面化學(xué)。德國科學(xué)家埃特爾的貢獻(xiàn)則是，逐步建立深入研究表面化學(xué)的方法，以展示不同實(shí)驗(yàn)過程產(chǎn)生表面反應(yīng)的全貌。

在最初的研究中，埃特爾研究了氫原子在金屬表面的作用。由于物質(zhì)表面的化學(xué)活性很強(qiáng)，在普通狀態(tài)中很難研究某個(gè)獨(dú)特的變化。所以進(jìn)行這些實(shí)驗(yàn)需要完全沒有污染的真空環(huán)境，以便觀察原子和分子層次如何作用于極度純凈的金屬表面。經(jīng)濟(jì)意義

此后，埃特爾又對1918年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，人工固氮技術(shù)“哈伯-博施法”的原理提供了詳細(xì)的解釋。了解了提取氮元素的整個(gè)過程后，埃特爾發(fā)現(xiàn)了原有方法中化學(xué)反應(yīng)最慢的步驟，這一突破有利于更有效地計(jì)算和控制人工固氮技術(shù)。

埃特爾對“哈伯-博施法”的研究具有重要的經(jīng)濟(jì)意義，因?yàn)榈谴龠M(jìn)農(nóng)作物生長的重要元素，固氮技術(shù)的提高意味著能獲得更多肥料。埃特爾的研究還涉及鉑金屬表面一氧化碳氧化反應(yīng)，這種化學(xué)反應(yīng)主要發(fā)生在汽車催化劑中，被用于過濾汽車產(chǎn)生的廢氣。

“真沒想到會(huì)有這一天”

諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)結(jié)果公布后，記者第一時(shí)間撥通了獲獎(jiǎng)?wù)?、德國馬普學(xué)會(huì)弗里茨—哈伯研究所哈德·埃特爾教授的電話。

“是的，我非常吃驚，真的沒有想到會(huì)有這一天?！卑Ｌ貭柦淌谡f。他首先感謝記者的祝賀，同時(shí)表示希望采訪最好簡短些，因?yàn)橐呀?jīng)有很多媒體、師生前來拜訪。埃特爾告訴記者，當(dāng)天上午瑞典皇家科學(xué)院打來電話通知他獲獎(jiǎng)的消息時(shí)，他正在自己的辦公室，不久就收到來自同行、媒體的祝賀。

盡管從事表面化學(xué)研究多年，并曾獲得難以計(jì)數(shù)的獎(jiǎng)項(xiàng)和榮譽(yù)，埃特爾教授表示，這仍然是意料之外。他和所有同行一樣雖然都曾希望能得到諾貝爾獎(jiǎng)，也會(huì)關(guān)注每年的獲獎(jiǎng)?wù)?，但是沒有預(yù)料到會(huì)真的發(fā)生在自己身上，因?yàn)檫@個(gè)領(lǐng)域還有很多杰出的科學(xué)家和突破性的研究。而他也將這一獎(jiǎng)項(xiàng)視為自己所有榮譽(yù)的頂峰。

當(dāng)記者問：“您認(rèn)為瑞典皇家科學(xué)家院為什么會(huì)把2007年的化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給您？”埃特爾教授笑著說：“我真的不知道，這個(gè)你應(yīng)該去問評獎(jiǎng)的人?！彼€透露，如今自己已經(jīng)退休，離開了實(shí)驗(yàn)室的科研前線，但仍往來于幾個(gè)研究院和高校講課，并正在撰寫一本有關(guān)表面化學(xué)理論的書。

背景知識

物質(zhì)的兩相之間密切接觸的過渡區(qū)稱為界面（interface），若其中一相為氣體，這種界面通常稱為表面（surface）。凡是在相界面上所發(fā)生的一切物理化學(xué)現(xiàn)象統(tǒng)稱為界面現(xiàn)象（interface phenomenan）或表面現(xiàn)象（surface phenomenan）。研究各種表面現(xiàn)象實(shí)質(zhì)的科學(xué)稱為表面化學(xué)。

在20世紀(jì)40年代前，得到了迅猛發(fā)展，大量的研究成果被廣泛應(yīng)用于各生產(chǎn)部門，如涂料、建材、冶金、能源等行業(yè)；到了60年代末70年代初，人們從微觀水平上對表面現(xiàn)象進(jìn)行研究，使得表面化學(xué)得到飛速發(fā)展，表面化學(xué)作為一門基礎(chǔ)學(xué)科的地位被真正確立。

頒獎(jiǎng)文告

諾貝爾獎(jiǎng)委員會(huì)在頒獎(jiǎng)文告中表示，將諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予格哈德·埃特爾是因?yàn)樗诒砻婊瘜W(xué)所作的開創(chuàng)性研究。表面化學(xué)對于化學(xué)工業(yè)很重要，它可以幫助我們了解不同的過程，例如鐵為什么生銹、燃料電池如何工作、汽車內(nèi)催化劑如何工作等。此外，表面化學(xué)反應(yīng)對于許多工業(yè)生產(chǎn)起著重要作用，例如人工肥料的生產(chǎn)。表面化學(xué)甚至能解釋臭氣層破壞，半導(dǎo)體工業(yè)也是與表面化學(xué)相關(guān)聯(lián)的科學(xué)領(lǐng)域。由于半導(dǎo)體工業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)代表面化學(xué)于60年代開始出現(xiàn)。格哈德·埃特爾是首批發(fā)現(xiàn)新技術(shù)潛力的科學(xué)家之一。他逐步建立表面化學(xué)的研究方法，向人們展示不同實(shí)驗(yàn)過程產(chǎn)生表面反應(yīng)的全貌。

這門科學(xué)需要先進(jìn)的真空實(shí)驗(yàn)設(shè)備，以觀察金屬上原子和分子層次如何運(yùn)作，確定何種物質(zhì)被置入系統(tǒng)。

格哈德·埃特爾的觀察為現(xiàn)化表面化學(xué)提供了科學(xué)基礎(chǔ)，他的方法不僅被用于學(xué)術(shù)研究而且被用于化學(xué)工業(yè)研發(fā)。格哈德·埃特爾發(fā)明的研究方法，基于他對哈伯·博施法的研究，應(yīng)用哈伯-博施法可以從空氣中提取氮，這一點(diǎn)具有重要的經(jīng)濟(jì)意義。埃特爾還對鉑催化劑上一氧化碳氧化反應(yīng)進(jìn)行研究，這種化學(xué)反應(yīng)主要發(fā)生在汽車催化劑中，以過濾汽車產(chǎn)生的廢氣。

化學(xué)應(yīng)用

表面化學(xué)反應(yīng)在工農(nóng)業(yè)操作中有著重要作用：

1.清洗鉑金表面的碳氧化物。

2.空調(diào)系統(tǒng)中的氟利昂，通過小冰晶體表面化學(xué)反應(yīng)破壞臭氧層。

3.金屬表面暴露在潮濕的空氣中時(shí)生銹。

4.電子工業(yè)中，制作半導(dǎo)體元件。

5.人造肥料中所含的氨，是通過氮和氫在金屬表面生成。

中國學(xué)界情緣

中國的早期表面化學(xué)研究

中國也是較早開始催化和表面化學(xué)研究的國家之一。其研究歷史可以追溯到上世紀(jì)30年代。1933年，張大煜先生在獲得德國德累斯頓工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位后，回國開創(chuàng)和發(fā)展膠體化學(xué)和表面化學(xué)的研究。從50年代初開始，他致力于工業(yè)上廣泛使用的催化劑擔(dān)體研究，結(jié)合水煤氣合成石油的鈷催化劑和合成氨催化劑的催化性能研究，逐步建立了物理吸附、化學(xué)吸附等一系列研究方法，提出了表面鍵理論的設(shè)想，并以此為指導(dǎo)，研制成功了合成氨新流程3個(gè)催化劑，在當(dāng)時(shí)達(dá)到了國際先進(jìn)水平。

其中在表面化學(xué)研究方面特別值得一提的，是已經(jīng)故世的原大連化物所郭燮賢院士和原復(fù)旦大學(xué)的鄧景發(fā)院士的工作。郭燮賢在基礎(chǔ)研究方面先后提出了表面“空位”對吸附和催化反應(yīng)作用的概念，以及氫和一氧化碳活化吸附方面的“易位吸附”和“協(xié)同機(jī)理”的新概念等。鄧景發(fā)自行設(shè)計(jì)、組裝了多種近代能譜儀，在國內(nèi)較早建成了一個(gè)從分子水平研究表面吸附和催化過程的表面催化實(shí)驗(yàn)室，系統(tǒng)開展了銀系列催化劑的基礎(chǔ)理論研究。

埃特爾在中國學(xué)界的貢獻(xiàn)

埃特爾為我國表面化學(xué)和催化研究隊(duì)伍的培養(yǎng)和科學(xué)的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。他分別從1997年和2000年開始擔(dān)任《催化學(xué)報(bào)》顧問和催化基礎(chǔ)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室國際顧問，與中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所和廈門大學(xué)等單位一直保持著密切的學(xué)術(shù)聯(lián)系。大連化物所研究員包信和1989年至1995年一直在埃特爾指導(dǎo)下進(jìn)行研究工作。1995年，包信和回國工作時(shí)，埃特爾將他們自行研制的一臺光發(fā)射電子顯微鏡（PEEM）贈(zèng)送給他，以支持他在國內(nèi)繼續(xù)從事表面化學(xué)和界面催化的研究。由于年事已高，埃特爾很遺憾自己已不可能將模型催化的研究拓展到納米和生物領(lǐng)域。當(dāng)包信和提出回國后希望拓展模型催化劑的基礎(chǔ)研究，進(jìn)一步將催化表面化學(xué)的研究與納米技術(shù)相結(jié)合，從納米尺度上深入理解真實(shí)催化反應(yīng)過程時(shí)，埃特爾立即表示支持，并積極推動(dòng)大連化物所與弗里茨-哈伯研究所共同成立了中國科學(xué)院與馬普學(xué)會(huì)的“催化納米技術(shù)”伙伴小組，埃特爾親自擔(dān)任專家組組長，并先后3次到大連化物所訪問，親自指導(dǎo)該伙伴小組的研究工作。

在此期間，埃特爾為中國相關(guān)領(lǐng)域的研究作出了不少指導(dǎo)工作。2000年，雙方組建了中科院和德國馬普學(xué)會(huì)“納米催化技術(shù)”伙伴關(guān)系研究小組，利用表面科學(xué)的表征、制備手段，研究催化反應(yīng)的納米作用基礎(chǔ)。埃特爾在四次訪問中都給出了中肯意見。