元素周期表未被开发的潜力将使化学在未来的几年里继续令人兴奋

当我还是个小男孩的时候,我第一次爱上了化学,元素周期表以它无限的可能性让我兴奋不已。今天,它仍然如此。

随着2019年的结束,我们也将迎来全球150周年庆祝活动的结束th德米特里·门捷列夫发明元素周期表的纪念日。我很喜欢阅读许多纪念功能,包括我自己同事的故事.我也很享受这个场合引发的关于我作为一名科学家的发展的思考。

作为化学家的儿子,元素周期表几乎和字母表一样,一直是我生命中的一部分。在中学,我学习化学符号和元素的原子数,就像其他孩子学习州首府或棒球统计一样。我从来没有掌握唱出吉尔伯特和苏利文的曲调的艺术,但我仍然从中得到乐趣汤姆·莱勒的表现今天。

在一个化学家的父亲身边长大意味着我们有很多很酷的杂志被送到家里,包括科学化学工程新闻.每周都有新的科学技术发现令我着迷。当然,我读到的大部分内容我都不明白,但这足以激发我的想象力。我特别记得杂志封面吸引我的方式。那时候,电子显微镜风靡一时科学封面上通常有显微照片——你在其他任何地方都看不到这些照片。每到一本新杂志,我都会细细品味图片,然后看看里面对我看到的东西有什么解释。仅仅这一点就足以让我的大脑运转起来,并激发我对科学的热爱。

像许多成长于20世纪60年代早期的孩子一样,我在家里有一套化学装置可以玩。在1969年通过《玩具安全法》和1972年成立消费者产品安全委员会之前,玩具化学套件包含的成分比今天允许的要多得多。(信不信由你,一些20世纪50年代的化学包里有放射性矿石和盖革计数器!)我记得我对酒精燃烧器特别兴奋。典型的青春期前的男孩,我最感兴趣的东西产生冷火焰或散发恶臭。我记得有一次用硫磺做的实验,给我和我母亲留下了深刻的印象。

更令人兴奋的是周末和爸爸一起在他的实验室里做实验。在我脑海中最突出的是一个关于如何种植晶体的项目。我们使用了很多典型的化学设备,当你还是个孩子的时候,这些设备看起来特别酷,比如量筒、烧杯和热板。这个实验也向我展示了材料是如何转化来创造新的东西的——这是康宁今天工作的一个组成部分。

多亏了这些实验,我在五、六年级正式学习元素周期表的时候,已经有了一些元素的实际操作经验。我记得我是多么兴奋的元素的数量,以及潜在的互动,我甚至无法开始想象。我也感到惊奇的是,每个元素,尽管有亲密的邻居,都是真正独特的——这是我今天仍然感到惊奇的事实。

在高中和大学期间,我扩大了我的化学词汇量,在短暂地把生物学作为我的专业之后,我意识到化学才是我真正热爱的。我对门捷列夫的元素周期表的重要性有了更大的认识,它是现代化学研究的开端,而不是以前偶然出现的、常常是随意的炼金术。我也对他对一些尚未发现的元素的准确预测感到敬畏。

有一段时间,我发现新元素的发现非常令人兴奋。事实上,直到103年理查德·道金斯这一事件曾经是国际事件,也是科学界的头条新闻。当然,今天,从理论的角度来看,这些进展仍然是有趣的,但新元素的发现不再具有革命性,因为它们总是放射性的,寿命很短,而且/或极其有限。对我来说,真正令人兴奋的是我们现有工具集的丰富和未开发的潜力。

作为一个有着40多年化学实践经验的人,我被这种从简单元素中不断创造突破性创新的能力所吸引。例如,康宁最近开发了一种革命性的方法来制造氧化铝,氧化铝就是铝和氧——元素周期表上最常见的两种材料。我们利用材料创新开发了超薄、柔韧的陶瓷带,用于led、电力电子和射频(RF)应用。这是一个很好的例子,说明我们如何使用一种一直存在的材料来创建一套新的、独特的属性。

玻璃比陶瓷用途更广。正如我的同事们所指出的,是它与元素周期表上的朋友们极其友好的合作伙伴,我们可以利用它来生产几乎无限的具有独特属性的玻璃成分。这种组合往往违背了当时的传统智慧。例如,虽然硼硅酸盐玻璃现在很常见,但在18世纪th在玻璃中加入硼的想法可能会被认为是荒谬的。最近,我们用金属创造了意想不到的特性。今天,康宁的科学家们继续探索元素的新组合,包括元素周期表中一些更奇特的部分。虽然这样的可能性令人兴奋,但事实上,我们不需要冒险进入元素周期表的狂野西部去创造突破性的创新。当人们问我对什么食材感到好奇时,他们通常会对我低调的选择感到惊讶。例如,在玻璃的形成过程中很少用到的一种元素是氮,它在元素周期表中出现得非常早。我一直很好奇,如果我们的眼镜同时含有氮和氧,我们能走多远。

现在对这些可能性进行推测还为时过早,但关键的结论是:即使是普通和简单的原料,科学家们仍在继续创造突破性的创新,并推动可能的边界。而且,当我们采用人工智能等新方法来增强我们的思维时,我们比以往任何时候都更依赖于关于元素之间属性和关系的现有知识。因此,门捷列夫的工作是永远相关的。就我个人而言,即使我们没有发现其他元素,我也会非常满意。我们有足够多的积木来让我们永远保持灵感和创新。


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