奧斯汀?安吉爾（1933—2021）

編譯 許林玉

奧斯汀?安吉爾是一位具有遠(yuǎn)見(jiàn)卓識(shí)的探索者，主要研究玻璃和液態(tài)極限。

奧斯汀?安吉爾（Austen Angell）是一位全能型物理化學(xué)家。他在玻璃和液體領(lǐng)域取得了諸多開(kāi)創(chuàng)性的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，這些物質(zhì)形態(tài)至今仍困擾著眾多科研人員。在其工作基礎(chǔ)上，化學(xué)家、物理學(xué)家和工程師在基礎(chǔ)研究以及燃料電池等應(yīng)用領(lǐng)域，想到了更多有關(guān)這些材料的研究方法。2021 年3 月，安吉爾與世長(zhǎng)辭，享年87 歲。

當(dāng)冷卻速度足夠快時(shí)，液體不會(huì)結(jié)晶，而是形成非晶態(tài)固體，即玻璃。液體和玻璃既致密又無(wú)序，所以無(wú)法用晶體理論進(jìn)行解釋，因?yàn)榫w既致密又有序；也無(wú)法用氣體理論加以解釋，因?yàn)闅怏w為無(wú)序結(jié)構(gòu)且不致密。因此，有關(guān)從液體向玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化的本質(zhì)以及最常見(jiàn)的液體——水——在低溫下具有何種特性等問(wèn)題長(zhǎng)期存在，至今仍是備受關(guān)注的熱門(mén)話題。在過(guò)去50余年，安吉爾率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開(kāi)展研究，以期在這些問(wèn)題上形成共識(shí)，并為此貢獻(xiàn)了眾多奠定該領(lǐng)域地位的發(fā)現(xiàn)和概念。

安吉爾出生并成長(zhǎng)于澳大利亞堪培拉。他先是進(jìn)入澳大利亞墨爾本大學(xué)學(xué)習(xí)化學(xué)冶金，后在美國(guó)費(fèi)城賓夕法尼亞大學(xué)與約翰?博克里斯（John Bockris）一起研究熔鹽。1961 年，他在倫敦帝國(guó)理工學(xué)院完成了博士學(xué)位。回到墨爾本大學(xué)后，安吉爾對(duì)從硝酸鉀和硝酸鈣熔體中提取的纖維癡迷不已——這些纖維是形成玻璃的簡(jiǎn)單無(wú)機(jī)分子。

1966 年，安吉爾進(jìn)入美國(guó)普渡大學(xué)工作。他開(kāi)始研究水溶液，水具有多種不同尋常的特性，比如在4°C 時(shí)可達(dá)到最大密度。安吉爾指導(dǎo)過(guò)眾多才華橫溢的學(xué)生和博士后，其中就包括羅賓?斯皮迪（Robin Speedy）。他們證明了水可以變得更加與眾不同，因?yàn)樗梢赃^(guò)度冷卻，即在冰點(diǎn)以下仍能保持液態(tài)。當(dāng)溫度下降時(shí)，比熱和壓縮性等關(guān)鍵特性提升得更快。這表明存在一個(gè)熱力學(xué)極限，一旦超過(guò)了該極限，過(guò)冷水就無(wú)法保持液態(tài)。這一想法現(xiàn)在被稱為“斯皮迪-安吉爾猜想”。得益于此項(xiàng)工作，人們開(kāi)始對(duì)過(guò)冷水的應(yīng)用產(chǎn)生強(qiáng)烈興趣，包括將一種液相轉(zhuǎn)化為另一種液相的可能性，這一興趣一直延續(xù)至今。

安吉爾擁有一種非凡的能力，能夠察覺(jué)連接不同系統(tǒng)的模式。他繪制了不同玻璃化溫度下液體的黏度如何隨溫度變化的圖表（安吉爾圖），從而便于比較玻璃化液體的特性。安吉爾圖顯示，液體可形成連續(xù)光譜——從黏度逐漸變化并接近玻璃化的“強(qiáng)液體”到實(shí)現(xiàn)玻璃化轉(zhuǎn)變時(shí)黏度陡然加速變化的“脆液體”。安吉爾創(chuàng)建的分類法簡(jiǎn)潔明了，為玻璃材料的研究奠定了基礎(chǔ)。

安吉爾一直對(duì)離子在液體和玻璃中的擴(kuò)散和傳導(dǎo)感興趣，并先后將其應(yīng)用于諸如熔鹽、離子液體、離子導(dǎo)電玻璃和電池電解質(zhì)等系統(tǒng)。他的工作不僅涉及基礎(chǔ)研究，也關(guān)注實(shí)際應(yīng)用，構(gòu)建了固體電解質(zhì)（如離子導(dǎo)電玻璃）電導(dǎo)率的理論上限，并引領(lǐng)現(xiàn)代電池技術(shù)不斷向前發(fā)展。

盡管從本質(zhì)上說(shuō)，安吉爾是一個(gè)實(shí)驗(yàn)主義者，但他很快意識(shí)到計(jì)算機(jī)的巨大潛力。20 世紀(jì)70 年代，他和同事進(jìn)行了一系列有關(guān)熔融二氧化硅和硅酸鹽的初步模擬，其成果很快為計(jì)算地質(zhì)學(xué)家所用。自此，安吉爾經(jīng)常參與有關(guān)玻璃性能和水特性的計(jì)算研究，以尋找實(shí)驗(yàn)結(jié)果背后的機(jī)制。1989 年，安吉爾進(jìn)入亞利桑那州立大學(xué)。安吉爾將在研究玻璃的過(guò)程中構(gòu)建的理論推廣到蛋白質(zhì)折疊、低溫保存等領(lǐng)域。

作為一位執(zhí)著的探索者，安吉爾喜歡旅行，熱衷參加會(huì)議。他像連接器一樣總是能把不相干的想法聯(lián)系起來(lái)，提供全新視角。安吉爾還擅長(zhǎng)交際，謙遜幽默，充滿了個(gè)人魅力。他的真知灼見(jiàn)意義深遠(yuǎn)，影響眾多領(lǐng)域。對(duì)于安吉爾的許多學(xué)生和同事而言，他既是偶像，也是真正的朋友，還是靈感的源泉。