晶体塑造我们的世界

© IUCr and Wikimedia Commons.
The crystal structure of graphite (bottom) is very different from that of diamond although both are pure carbon.

我们通过宝石而认识了晶体,比如闪闪发光的雪花或盐粒,这类晶体在我们自然界普遍存在。纵观历史,人们一直着迷于它们的美丽和神秘。早在两千多年前,古印度文明和中国文明已经懂得如何获取结晶糖和盐。 从那时起,对于晶体的内部结构和性能的研究不断稳步推进,使我们更深刻地了解了原子的固态的组织,并且引领许多其他科学学科向前发展,如固态物理学,化学,生物学,医学等。甚至通过对晶体和准晶结构的对称性研究,人类在数学领域上也取得了重大进展。

在20世纪初,X射线的发现和应用 ,使我们可以用非导入性的方式来直接观察物质的内部结构,由此拉开了现代晶体学研究的序幕,现代晶体学是一门研究固体原子排列的科学。 X射线晶体学使我们能够研究原子彼此间化学键的链接方式。如今,晶体学家运用这些知识来改变晶体结构,从而改变它的属性和行为。由于这一发现,晶体已经成为非常核心的结构科学,它揭示了DNA的结构,使我们能够理解并制作出电脑记忆体,向我们展示了蛋白质在细胞内如何合成,也帮助科学家设计出了功能强大的新材料和药品。因此,晶体的应用非常广泛。它渗透到了我们的日常生活中,并且已经跻身于依赖知识更新来开发新产品的骨干产业中,涉及领域包括了农业,食品,航空,汽车,化妆品,电脑,以及机电,医药和采矿业。

 

Image: Wikimedia.
Snowflakes are crystals. Their hexagonal symmetry results from the way in which water molecules are bound to each other.

虽然晶体支撑着今天的科学,但它对于大众来说仍然比较陌生。这也是联合国大会宣布将2014年作为国际晶体学年( IYCr2014 ) * 的原因之一,联大还要求联合国教科文组织作为一个组织领导,主动与国际晶体学联盟( IUCr )进行协调合作,在这一年共同规划并实施教育和科学能力建设的相关活动。

2014年正值X射线晶体学诞生一百周年,一百年前为了嘉奖运用X射线衍射晶体这一发现,威廉·亨利与威廉·劳伦斯·布拉格(父亲和儿子)和马克斯·冯·劳厄被授予1914年诺贝尔物理学奖。

 

一个世纪后,2014国际晶体年将突出持续发展晶体的重要性,也将强调它针对2015年后的发展问题,如粮食安全,饮水安全,医疗保健,可持续能源和环境整治等方面应发挥重要角色; 这一年也是为了纪念另一个诺贝尔奖五十周年,此奖授予了霍奇金用来嘉奖她对于维生素B12和青霉素的研究工作,同时也为了纪念400年前开普勒对于对称式冰晶的观测(1611年),自此开始了在对称物质上的广泛研究。

*在2012年7月举行的第六十六届会议

 

主要目标

© Shutterstock/S_E.
Crystallography can identify new materials that purify water, such as nanosponges

•提高公众对晶体科学的认知度,使其了解它在现在社会发展中最先进的技术应用。

•激励年轻人通过公开展览,讲座以及大学开展的动手示范来学习晶体的相关知识

•说明科学的普遍性
•支持推进非洲对于晶体的基础研究工作,推出相关的在亚洲以及拉美地区的晶体发展计划
•促进来自世界各地的科学家,特别是南北国际之间的合作

•促进晶体的教育和研究,并加强其与科学的关系
•在联合国教科文组织的主持下,在2014年间建设起晶体与SESAME项目之间的桥梁

 

主要活动

Phillip Maiwald/Wikipedia.
Lotfollah Mosque in Iran.

 

•组织晶体学开放实验室
•鼓励全球晶体培养组织间的竞赛
•培养一些负责晶体展览的组织
•推出关于晶体的开放期刊
•提供针对各层次学生,从学前到大学的晶体展示。

•发表一系列文章、新闻或推出电视电台节目来宣传晶体发展对全球经济飞跃作出的贡献
•发起海报展览来突出晶体的实用性
•组织可以让学生运用晶体,物理和化学知识来解决问题的项目

•宣传晶体对改善人民生活的贡献,尤其是最近在发展药物设计和材料科学的贡献
•组织晶体培育的竞赛
•与政府一同强调晶体教育的重要性
•协商以最好的方式保存所有通过大型设备收集的衍射数据并组织晶体学实验室

 

关键事件

© IUCr.
Antibodies binding to a virus.

IYCr204的开幕典礼,教科文组织总部, 2014年1月20-21日
2014年全年在非洲,亚洲和拉丁美洲发起并设立晶体实验室

亚洲晶体峰会,卡拉奇,巴基斯坦, 2014年4月28日至30日
拉丁美洲和加勒比关于晶体的首脑会议,坎皮纳,巴西, 2014年9月
晶体非洲首脑会议,南非布隆方丹, 2014年10月15-17日。

 

相关链接

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