艾伦黑格

艾伦黑格(Alan J.Heeger),物理、化学、材料学家。美国国籍。1936年12月生于美国爱荷华州苏城。1961年获美国加州大学伯克利分校物理博士学位,2000年获华南理工大学名誉理学博士学位。美国加州大学圣巴巴拉分校物理、化学、材料系教授,1982-1999任该校有机及高分子固体研究所所长,中国科学院化学所名誉研究员,中国科学院爱因斯坦讲座教授。美国科学院院士(2001)、美国工程科学院院士(2002) 。

艾伦黑格(1936 ),1936年1月22日生于依阿华州苏城(Sioux City,Iowa) 。1957 年毕业于内布拉斯加大学物理系,获物理学士学位。1961年获加州大学伯克利分校物理博士学位。1962年至1982年任职于美国宾夕法尼亚大学物理系,1967年任该校物理系教授。1982年起转任美国加州大学圣巴巴拉分校物理系教授,并任该校为他所成立的高分子及有机固体研究所所长。为了加速科研成果的产业化,他与该校材料系教授P. Smith于1990年共同创立UNIAX公司并自任董事长及总裁。现为加利福尼亚大学的固体聚合物和有机物研究所所长,是一名物理学教授。因有关导电聚合物的发现而成为2000年度诺贝尔化学奖三名得主之一。 (另外两位是:美国科学家艾伦马克迪尔米德和日本科学家白川英树)。

艾伦.黑格教授在有机及聚合物光电子材料和器件的物理及材料科学研究领域的主要开创性贡献有:

1973年发表对TTF-TCNG类具有金属电导的有机电荷转移复合物的研究,开创了有机金属导体及有机超导体研究的先河;

1976年发表对聚乙炔的掺杂研究开创了导电聚合物的研究领域,这也促进了低维物理理论研究的发展。

1990年与苏武沛、J.R.Schrieffer共同发表了解释聚乙炔中元激发的SSH 模型等;

1991 年提出用可溶性共轭聚合物实现高效聚合物发光器件为聚合物发光器件的实用开辟了新途径;

1992 年提出对离子诱导加工性的新概念,从而实现了人们多年来发展兼具高电导及加工性的导电聚合物的梦想,为导电聚合物实用化提出了新方向;

1996年首次发表共轭聚合物固态下的光泵浦激光。

艾伦.黑格十分重视将科研成果向生产力的转化。近年来他领导UNIAX公司的研究小组解决了聚合物发光单色显示屏的高效、长工作寿命等一系列基础与技术问题,使聚合物发光显示屏进入了产业化。他十分重视将基础研究与应用研究相结合。这些使他不仅参与开创了导电聚合物的研究领域,同时20多年来他及他所领导的研究集体始终处于导电聚合物及高分子光电材料研究领域的最前沿。

到目前为止黑格教授共获美国专利40余项,发表论文635 篇(统计至1999年6月)。据SCI所作的1980~1989的10年统计中,在各研究领域发表论文被引用次数的排名中,他名列第64名,是该10年统计中唯一进入前100名的物理学家。

艾伦.黑格教授作为国际知名物理学家屡获奖励,其中最重要的有:

1983年获美国物理学会Oliver E. Buckley凝聚态物理奖;

1995年获Balzan基金会的新材料科学奖;

2000年获诺贝尔化学奖等。

此外,Alan J. Heeger教授还被多所大学授予名誉博士学位。

在人们的印象中,塑料是不导电的。在普通的电缆中,塑料就常被用作导电铜丝外面的绝缘层。但本年度三名诺贝尔化奖得主的成果,却向人们习以为常的观念提出了挑战。他们通过研究发现,经过特殊改造之后,塑料能够表现得像金属一样,产生导电性。人们都知道塑料与金属不同,通常情况下,它是不能导电的。在实际生活中,人们经常将塑料用作绝缘材料,普通电线中间是铜导线,外面包着的就是塑料绝缘层。但令人惊奇的是,荣获今年诺贝尔化学奖的人打破了人们的这个常规认识。他发现,经过某些方面的更改,塑料能够成为导体。

瑞典皇家科学院10日决定,将2000年诺贝尔化学奖授予美国科学家艾伦黑格、艾伦马克迪尔米德和日本科学家白川英树,以表彰他们有关导电聚合物的发现。所谓聚合物,是由简单分子联合形成的大分子物质,塑料就是一种聚合物。聚合物要能够导电,其内部的碳原子之间必须交替地以单键和双键结合,同时还必须经过掺杂处理也就是说,通过氧化或还原反应失去或获得电子。

黑格、马克迪尔米德和白川英树等在70年代末就作出了一些原创性的发现,由于他们的开创性工作,导电聚合物成为物理学家和化学家研究的一个重要领域,并产生很多有价值的应用。利用导电塑料,人们研制出了保护用户免受电磁辐射的电脑屏保、以及可除去太阳光的智能窗户。除此之外,导电聚合物还在发光二极管、太阳能电池和移动电话显示装置等产品上不断找到新的用武之地。

黑格、马克迪尔米德和白川英树

2000年10月10日15:15(北京时间21:15),瑞典皇家科学院宣布,三位科学家因为对导电聚合物的发现和 发展而获得本年度诺贝尔化学奖。他们是:美国加利福尼亚大学的艾伦J黑格、美国宾夕法尼亚大学的艾伦G马克迪尔米和日本筑波大学的白川英树德。

人们都知道塑料与金属不同,通常情况下,它是不能导电的。在实际生活中,人们经常将塑料用作绝缘材料,普通电线中间是铜导线,外面包着的就是塑料绝缘层。但令人惊奇的是,荣获今年诺贝尔化学奖的人打破了人们的这个常规认识。他发现,经过某些方面的更改,塑料能够成为导体。 塑料是聚合体,构成塑料的无数分子通常都排成长链并且有规律地重复着这种结构。要想让塑料能够传导电流,必须使碳原子之间交替地包含单键和双键粘合剂,而且还必须能够让电子被除去或者附着上来,也就是通常说的氧化和还原。这样,这些额外的电子才能够沿着分子移动,塑料才能成为导体。

这三位科学家于七十年代末最先发现了这一原理,在他们的努力下,导体塑料已经发展成为化学家和物理学家们重点研究的一个科学领域。这个领域已经孕育出了一些非常重要的实际应用。他们三人因为这项杰出贡献获得了2000年的诺贝尔化学奖。

艾伦黑格是半导体聚合物和金属聚合物研究领域的先锋,目前主攻能够用作发光材料的半导体聚合物,包括光致发光、发光二极管、发光电气化学电池以及激光等等。这些产品一旦研制成功,将可以广泛应用在高亮度彩色液晶显示器等许多领域。

在人们的印象中,塑料是不导电的。在普通的电缆中,塑料就常被用作导电铜丝外面的绝缘层。但2000年度三名诺贝尔化奖得主的成果,却向人们习以为常的“观念”提出了挑战。他们通过研究发现,经过特殊改造之后,塑料能够表现得像金属一样,产生导电性。

所谓聚合物,是由简单分子联合形成的大分子物质,塑料就是一种聚合物。聚合物要能够导电,其内部的碳原子之间必须交替地以单键和双键结合,同时还必须经过掺杂处理也就是说,通过氧化或还原反应失去或获得电子。

1936年1月22日严寒的早晨,我出生在爱荷华州苏城。我的童年是在爱荷华州的阿克伦度过的,那是一个只有1000人的中西部小城,离苏城大约35英里。我在阿克伦上的小学。我9岁时,父亲便去世了。

父亲死后,我们搬到了奥马哈,这样我母亲就可以离她的娘家近一些。她单身一人抚养我们,我们与她姐姐及其孩子们住在一所房子里。

我最早的记忆之一是母亲告诉我接受大学教育的重要性。我母亲高中毕业的时候,获得了上大学的奖学金,但是她父母需要她帮助养家糊口,她不得不去工作。在我这一辈之前,我父母两家都没有人接受过超过高中程度的教育,所以我一直十分清楚上大学是我的责任。我和我弟弟是我们这个家族里最先获得博士学位的人。

我的高中生活充满乐趣和挫折,是典型的十来岁孩子的生活。高中时代最大的收获就是遇到了我的妻子鲁思,我爱她快50年了,她一直是我最好的朋友。

我在内布拉斯加大学的那些年月,是我一生中一段特殊的日子。我刚上大学时的目标是当一名工程师,我没有想到一个人可以把科学探索当作一种职业。但是一个学期后,我确信我不适合做工程师。大学毕业时我完成了物理和数学两门专业的学习。在大学里最精彩的课是西奥多乔根森教的现代物理学。他把我引进了量子物理学和20世纪科学的世界。

伯克利,我的初始目标是跟查尔斯基特尔做纯理论的论文。因此,我决定全职去获得我的学位,我首先去找了基特尔,问他我是否可以为他工作。他却建议我考虑同从事与理论有紧密关联的实验工作的人一起工作。这也许是别人给过我的最好的建议。我听从了他的建议,加入了艾伦波蒂斯的研究小组。

我清楚地记得我第一天在实验室的情景。我在做“原始研究”,终于涉及了真正的物理学。关于绝缘反铁磁体KMnF3的磁性测量,我只做了一天,就写了一个反铁电的反铁磁体理论,并且非常骄傲地拿给波蒂斯看。他对我很耐心,几天后,我向他道歉,告诉他我的理论毫无意义,他仍然对我很耐心。通过与波蒂斯的交往,我学会了如何思考物理学;更重要的是,我开始学习选择题目的良好鉴别能力。

1975年,有关新金属聚合物硫氮聚合物(SN)x的第一批文章出现在文献上。这一非同寻常的准一维金属激发了我的兴趣,我想要加入这一游戏。我得知,宾夕法尼亚大学化学系的艾伦马克迪尔米德教授有硫氮聚合物的化学研究背景,我就约了他见面,目的是说服他与我合作合成(SN)x。

他同意了,一次真正的合作开始了。我们认识到,那是一个横跨化学和物理两个学科的长期研究,于是决定互相学习。尽管我们在每周的工作时间合作,但通常我们在没有其他安排的星期六早晨会面,只是为了能尽量相互学习。那时,我对莫特设想的金属-绝缘体的过渡理论着迷。很快,我们首次发现(CH)x的导电性能有了显著提高,而且证实了导电性的提高是由绝缘体(半导体)向金属过渡导致的。

我热爱科学家的生活,热爱与鲁思一起分享激动和失望的日子。她使我的生活充满了爱和美,40多年来,她也大度地容忍着我的古怪。我们夫妻二人成功地建立了一个学术王国,我们的两个儿子,彼得和戴维都从事学术研究。彼得是一位教授、医学博士,在凯斯西储大学从事免疫学研究。戴维是斯坦福大学的教授和神经学家,他在那里研究人类的视觉。获得诺贝尔奖后,在我接受的所有祝贺当中,使我最为高兴的是我的孙辈们从他们的爷爷那里获得的骄傲。

艾伦黑格

由于艾伦黑格的卓越贡献,化学研究所举行了聘任艾伦黑格教授为化学所名誉研究员的仪式。参加聘任仪式的有科技部副部长程津培院士、国家自然科学基金委主任陈佳洱院士、中国科学院化学部副主任刘元方院士、中国科学院基础局局长金铎研究员、中国科学院理论物理研究所于渌院士,国家自然科学基金委副主任、化学所学委会主任朱道本院士、钱人元院士、黄志镗院士、朱起鹤院士。

聘任仪式由王梅祥所长主持,王梅祥所长和朱道本主任向艾伦黑格教授颁发聘书。王梅祥代表化学所在仪式上讲话,他说:“艾伦黑格教授(A.J. Heeger)是国际著名的物理学家。现为美国加州大学圣巴巴拉分校物理系教授,并兼任该校高分子及有机固体研究所所长,是国际导电高分子研究的先驱,主要研究领域包括:有机及聚合物光电子材料和器件的物理与材料科学。发表论文600多篇,获美国专利40多项,其论文被引用次数在全世界名列第64名。艾伦黑格教授十分重视将科研成果向生产力的转化。近年来他领导UNIAX公司的研究小组解决了聚合物发光单色显示屏的高效、长工作寿命等一系列基础与技术问题,使聚合物发光显示屏进入了产业化。由于他的杰出贡献,荣获2000年诺贝尔化学奖”。

艾伦黑格教授在受聘仪式发言中风趣地说道,他是一个物理学家,在2000年成为了化学家。他用自身的例子,生动说明了学科界限越来越模糊,交叉合作是如此的重要。应邀嘉宾程津培副部长、陈佳洱主任、金铎局长也在聘任仪式上发表了讲话。

随后,艾伦黑格教授在学术报告厅作了题为“半导性和金属性导电聚合物第四代聚合物材料”的精彩报告,200多座位的学术报告厅,座无虚席,有些职工和学生甚至是一直站着听完这场报告,并与艾伦黑格教授进行了热烈的讨论。随后,艾伦黑格教授在王梅祥所长的陪同下,参观了中国科学院纳米中心、分子反应动力学国家重点实验室、有机固体院重点实验室、分子纳米结构与纳米技术院重点实验室。

艾伦黑格

导体塑料可以应用在许多特殊环境中,摄影胶卷需要的抗静电物质、计算机显示器的防电磁辐射罩都会用到导体塑料。而近来研发的一些半导体聚合体甚至可以应用在发光二极管、太阳能电池以及移动电话和迷你电视的显示屏当中。

有关导体聚合体的研究与分子电子学的迅速发展有着密切的联系。估计将来我们能够生产出只包含单个分子的晶体管和其它电子元器件,这将在很大程度上提高计算机的速度,同时减小计算机的体积。我们现在放在公文包里的手提电脑到那时可能只有手表大小了。

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