毛河光

毛河光博士于1941年6月18日出生于上海,当他七岁时随其家庭去台湾。1959年进入台湾大学地质系并于1963年取得学士学位。

毛河光 - 简介

美国国家科学院院士,中国科学院外籍院士,瑞典皇家科学院院士。美国华盛顿卡内基研究院博士,浙大光彪讲座教授。

祖籍江山市石门镇和仁村,其父毛森是中国国民党陆军中将。毛河光1941年出生于上海,1964年毕业于台湾大学,1968年在纽约罗彻斯特大学获得博士学位后,便一直在美国历史悠久的科研机构之一——华盛顿莱茵研究院地球物理实验室任高级研究员,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,现任美国卡耐基研究院地球物理实验室主任。

毛河光 - 学术成就

毛河光博士是选美国国家科学院院士、中国科学院外籍院士、英国皇家学会外籍院士。现任美国华盛顿卡内基研究院地球物理实验室研究员、美国能源部先进光源(APS)的高压合作团队HPCAT(The High Pressure Collaborative Access Team)主任。我校双聘院士,吉林大学高压科学与技术研究中心主任。中国国家科学诚信委员会咨询委员会委员。

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,在高压物理、高压化学、高压材料科学、地球和行星内部物理等领域做出了大量先驱性的工作。他对国际超高压实验技术的突破和近二十多年来全世界高压科学的长足进步做出了卓著贡献。他发表了900多篇学术论文,其中仅“Nature”和“Science”就有40余篇,研究成果多次作为杂志封面。现在,国际上静态超高压研究多数都使用他发明的高压装置、压力标准与实验技术或引用他的研究成果。他是公认的、当今世界上最杰出的高压科学家之一。 他培养的大批优秀人才已经成为美、日、英、法、德、加、韩和中国等国家的高压领域的学术带头人。 毛河光院士曾获美国矿物学会、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。

据媒体报导,毛河光博士与同事赫姆利博士,利用高压让“钻石快速长大”的专利方法制成了一颗10克拉的钻石,不久前在日本及美国公开展出,震惊学术界和珠宝界。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!

毛河光 - 传奇故事

主要经历

毛河光博士于1941年6月18日出生于上海,当他七岁时随其家庭去台湾。1959年进入台湾大学地质系并于1963年取得学士学位。1964年他到美国罗泽斯特大学研究院成为·巴西特和 高桥的研究生。当时他的两位导师正计划把刚刚由美国国家标准局· 瓦尔根布尔格等人发明的金刚石窗口压腔移植过来, 并建立一个研究矿物在高温高压下的性质的实验室。毛河光对这一新技术很有兴趣并立即显示出他的出色的工作才能, 使他的导师大为赞赏。

首先他接受了对铁和铁镍合金的压缩作进一步的测量的任务。他有条不紊地默默工作, 发现导师们先前的工作是错的。他纠正了这一错误并且继续把测量范围延伸到更高的压力和扩大到其它的成份。这使他很快于年获得了硕士学位并完成了两篇重要著作, 论述了如果地核主要是由铁合金组成的话, 那么就能够予期地核有些什么性质。接着他开始攻读他的博士学位。其研究课题是丫相橄榄石的压缩系数的测量。他创造了在很短时间内完成一项重要工作的记录, 并提交了一篇论文, 为建立一系列地慢模型提供了有价值的资料。与此同时他的导师们对很感兴趣, 这不仅在于这是一个很好的压力内标, 而且在于已有报道说它在很低的压力下一千巴发生相变。于是他们在这一压力范围内努力寻找相变的证据, 但是一无所获。当他们几乎要发表这一否定的结果时, 毛河光注意到在使用作为压力内标的实验中, 有一些额外的线条出现在某些样品的射线衍射图片上。他测量了这些线条,发现竟是的高压相。但是这一相变并不是发生在一千巴之内, 而是接近千巴。在当时这一压力是在静态高压装置中所达到的最高压力之一。

到毛河光年获得博士学位时, 他已经与别人合作写了四篇论文, 并收集了足以在一年内写三篇以上论文的资料。从此他从未松懈过, 成为一个高产的科学家。他作为一名超博士叱一在罗泽斯特大学继续工作了几个月。然后他与刘警石女士结婚, 并在·高桥的建议下为扩充他的知识领域而到华盛顿卡内基研究所地球物理实验室工作, 头几年是超博士一,而后成为研究员。这一研咒机构对他来说真是一个大有作为的地方。在那里学术空气既活跃又自由, 他可以自由地选择研究课题和安排工作时间。他每天工作很长时间, 甚至在星期六和星期日他的妻子也来帮助他一起做实验。所民·约特和前所长阿贝尔逊· 都给予他全力支持, 尤其是在一些尚处于开创阶段的冒高度风险的课题上更是如此。他很善于学习, 并从他的同事们那里学到了许多专业知识和各种实验技术。在他的同事中,贝尔是他最好的合作者。他们配合默契, 在发展金刚石窗口压腔这一高温高压技术和探索地慢乃至于地核的秘密的漫长征途中作出了杰出的贡献。

毛河光和·贝尔的成就是很多的, 其中最著名的成就是他们在金刚石压腔装置中达到了兆巴的压力, 这相当于地球外核的压力。在前人的工作中, 见过许多金刚石的损坏, 但它们总是一种破碎性的损坏, 在破碎过程中发生嘎吱嘎吱的声音, 然而毛河光和贝尔却第一次观察到金刚石损坏的新形式—塑性流动。当他们取下样品后, 发现在其中一个金刚石砧的表面上留下了凹坑, 这表明他们对金刚石压腔的操作已经达到了尽善尽美的地步。他们还观察到在高温高压下的岐化反应, 即、以及、的强烈的分异现象。这些发现对于了解地慢的性质, 它的起源及其化过程有着十分重要的意义。此外, 他们还测定了压力对铁镁硅酸盐和铁镁氧化物的光学吸收和电导率的影响。这些结果表明辐射热传递过去被认为是地鳗中热传导的主要机制在上地慢和过渡带受到了严重的阻碍。年毛河光又在一千巴的压力范围内研究了一,发现其键性已向着金属键的方向变化。毛河光的出色成就使他荣获年度的美国矿物学会奖。
  

发明人造金刚石

毛河光,利用高压让「钻石快速长大」的专利方法实验,五月间在日本及美国公开发表了一颗十克拉的钻石,震惊学术界和珠宝界。

过去号称要百万年才能结晶的昂贵钻石,总是伴随著美丽浪漫的传说,彩钻甚至被形容为与彩虹相伴的星星坠入凡尘。不过毛河光却有点杀风景的说:「牛粪就可以做钻石。」颠覆了一般人对钻石的价值观。 毛河光预言:「廿一世纪是钻石的年代!廿世纪最重要的发明是电脑,廿一世纪最重要的发明是会长大的钻石!有一天,价廉物美的钻石会取代矽在半导体的角色,矽谷会变成钻石谷,将使人类科技进入另一世界。」

犹如古代点石成金的术士般带动风潮,当三年前他们公开发表CVD钻石的研究申请专利後,全世界有百家实验室一窝蜂投入这种CVD(Chemical Vapor Deposition化学气象沈淀)钻石研发,但因无法突破钻石生长的速度,後来纷纷退出,毛河光等人则是耗费百万美元不断实验,终於发现了钻石迅速长大的秘方。

今年五月他们先在日本举办的第十届国际新钻石科技会议发表了一颗十克拉、透明无色的CVD钻石,接著以"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,等於是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,因为那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「应该要廿万美金吧!」 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,原本拿著镊子钳著钻石观察,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。

这颗两克拉的粉红钻是经过一周「长」出来的,他们用实验室的雷射光切割後,再花了一百美元,请师傅用基本的Brilliant cut,车成一颗上圆下尖的基本款钻石。

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。全球知名的宝石分级、鉴定机构GIA对此大感兴趣,其研究部门的工程师一再连络他们,希望了解这种钻石的特性及鉴定方法。

连收藏最著名的温斯顿蓝钻「希望之钻」的华盛顿史密森协会,其矿物部门主管波斯特闻讯也好奇,特别跑到他们的实验室演讲。

目前已有多个国际知名的钻石大厂正在和他们洽商如何投资量产,一旦投资量产,将全面改变大家对钻石的价值观,并冲击整个钻石市场。

但毛河光却说:「珠宝其实是钻石最没有价值的部分,它只是虚华的装饰品,钻石的价格都是人为炒作的,在我看来钻石价格不该那麼贵,钻石大量生产後,可以更平价,有更多元的功能,钻石除了硬度最高,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。」

他强调钻石比矽好一千倍,未来可以取代矽在半导体里的角色。「到时候矽就会成为恐龙(历史名词)了」。

虽然国内半导体公司的工程师目前对於这样的说法,还觉得「不可思议,怎麼可能用昂贵的钻石来取代矽?」但钻石大量生产後变得平价,未来谁说不可能呢?科学的演进不就因为很多伟大的梦想吗!
  

荣获巴仁奖

毛河光和研究夥伴赫姆利,最近以建立「探测物质在超高压力下性质变化」的研究方法,并分析出物质在不同的高压下相变及电性、磁性的变化,荣获巴仁奖(Balzan Prize),并获颁一百万瑞士法郎奖金(约合新台币两千六百廿四万元)。

巴仁奖是由义大利记者巴仁的家族设立,每年由廿位欧洲的科学家和学者负责评选、颁奖,先前的得奖者包括:诺贝尔基金会、已故教宗约翰十三世、德蕾莎修女、台湾中央研究院生物组院士李文雄。

毛河光还因在矿物科学方面的成就,同时获得瑞典皇家科学院爱明诺夫奖(Gregori Aminoff Prize)和美国矿物学会罗勃林奖(Roebling Medal)两项国际大奖,他也是这两项大奖的第一个得奖华人。

毛河光目前是美国卡内基研究院地球物理实验室的负责人,为了解各种物质在不同高压下,会有何变化,他使用硬度最高的钻石,做成针尖只有零点几毫米的压砧(因接触面积愈小,压力愈大,例如高跟鞋跟踩人,比皮鞋鞋跟踩人还痛),压在受测物质上,并施加超过一吨的力量,再以X光、雷射、中子束等各种方式,观察受测物质的变化。

毛河光已可做到三百万大气压的压力(地表为一大气压,一百公尺深的海底为十一大气压),相当於地下五千公里深的压力,他发现各种物质(包括气体)在这种压力下都可被压成固体;连不能导电的非金属硫也能变成金属,再加压会成为无电阻的超导体。

毛河光研究团队还研究出制造钻石的方法,他说钻石是碳元素在地底超高压下形成,可利用高压方式,让高纯度甲烷中与钻石一样的碳分子累积到原钻石上,让钻石长大,他认为这些人工钻石未来可能取代半导体产业中的矽,做出更小、更快、更省电、更耐热的晶片,把电脑主机缩小几百倍。

毛河光最近更跨入能源及生命科学领域研究,像氢气燃烧会变成水,是完全无污染燃料,但氢气要变成液体,须在摄氏零下两百五十三度,难携带,毛河光研究发现,在两千大气压下,水和氢气可结合为「水化物」,若加入一些特殊物质,可将这种水化物分解温度提高到摄氏五度,往後只要用冰箱就可携带,对能源短缺危机,将是一大福音。

爱国之心

毛河光先生曾多次回国访问,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。这次回到故乡,毛河光先生又带来1万元人民币,用于资助成绩优秀的贫困学生。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,中国政府授予他2002年国家友谊奖。
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