化学家兼教育家艾伦·麦克迪尔米德(Alan G.MacDiarmid)1927年4月14日出生在新西兰的马斯特顿市,1955～2007年任教于美国宾夕法尼亚大学化学系,1988～2007年被聘为布兰查德化学教授,2002～2007年荣任美国德克萨斯大学詹姆斯·冯·欧尔科学技术讲座教授,2000年与他人分享诺贝尔化学奖,2003年成为英国皇家学会会员。他于1954年与玛丽安·马修(Marian Mathieu)结婚(后者于1990年逝世),生有一子三女。2007年2月7日,麦克迪尔米德在宾夕法尼亚州的德莱克瑟山社区去世。
艾伦·麦克迪尔米德是材料化学领域的开拓者,因在导电聚合物领域的发现和成就与艾伦·黑格(Alan J.Heeger,1936~)、白川英树(Hideki Shirakawa,1936~)分享了2000年度诺贝尔化学奖。
2000年诺贝尔化学奖得主艾伦·黑格、艾伦·麦克迪尔米德、白川英树在新西兰维多利亚大学参加莫里斯·威尔金斯纪念碑的揭牌仪式(威尔金斯因在DNA双螺旋结构中的突出贡献与沃森、克里克分享1962年的诺贝尔生理学或医学奖)
这一发现和发展成为许多科学领域和现代技术商业化领域的重要基础。聚合物静电消除器已被广泛用来防止电子设备的有害放电,色彩鲜艳的聚合物发光显示器被用于移动电话、数码相机、电动剃须刀等,聚合物传感器还被用来确定咖啡的原产地,甚至还在精确测定地雷位置等领域中找到了用武之地。
源于该项诺贝尔奖发现的新技术可谓琳琅满目,包括廉价的大面积可更新聚合物太阳能电池,用于一次性电路的聚合物晶体管,以及用于未来高密度信息处理和储存的分子级电子装置。
麦克迪尔米德于1927年出生在新西兰的马斯特顿市,是5个孩子中年龄最小的。虽然家境贫寒,但却是一个有教养、充满爱的家庭。麦克迪尔米德对化学的兴趣始于他看到父亲曾用过的一本旧化学课本,当时他才10岁。
他16岁时在新西兰维多利亚大学当实验室管理员时第一次接触到实验化学。他在那儿作为半读生学完了理学学士和理学硕士的全部课程。作为学业的一部分,他要制备演示用的化学品。有一次,老师要求他准备四氮化四硫(S4N4),那是一种鲜橙色的结晶。麦克迪尔米德对这一化学现象及其色彩亮丽的衍生物进行研究并写成了硕士论文,这一结果在1949年发表,成为他600多篇研究论文中的第一篇。颜色在麦克迪尔米德作为化学家的一生中始终占有重要地位。
1950年,麦克迪尔米德作为富尔布赖特奖学金获得者就读于威斯康星大学,在那儿潜心攻读复杂的金属氰化物等课程,并于1952年获得无机化学硕士学位,1953年获得无机化学博士学位。在威斯康星大学期间,麦克迪尔米德成功地获得新西兰谢尔研究生奖学金,并到剑桥大学研究硅烷。他和妻子玛丽安·马修就是在威斯康星大学邂逅的,后来在西德尼·苏塞克斯学院的教堂里成婚。麦克迪尔米德于1955年被授予第二个博士学位。
在圣安德鲁斯大学短暂工作一段时间后,麦克迪尔米德返回美国,就职于宾夕法尼亚大学化学系,从此开始了他的研究生涯。1988年,他被聘为布兰查德化学教授。从2002年起,麦克迪尔米德同时在位于达拉斯的得克萨斯大学拥有声望卓著的詹姆斯·冯·欧尔科学技术讲座教授职位。
在宾夕法尼亚大学,麦克迪尔米德研究当初在剑桥大学时曾研究过的硅化合物。他广泛研究硅的主要化学特性,尤其对硅烷、硅-过渡金属羰基化合物、有机硅单体和有机硅聚合体等有专攻。他于1971年获得硅化学领域最高奖弗雷德里克-斯坦利-基平奖,使他在这一领域的成就得到认可。
1970年代初,时任宾夕法尼亚大学物理学教授的艾伦·黑格问麦克迪尔米德是否愿意人工合成一种当时报道不久的高性能导电材料。麦克迪尔米德问黑格它的结构式是什么,后者告诉他是“sss-nnn-ex”。作为一名无机化学家,麦克迪尔米德随即写下了“(Sn)x”[即(tin)x],并对黑格说:“你当然期望它是导电的!”黑格在纸上回应:“不,不是(Sn)x,是(SN)x!”显然,科学家与来自不同学科的人的合作需要学习对方的语言。麦克迪尔米德在新西兰做理学硕士论文期间就已经配制出(SN)x的前体聚氮化硫(S4N4)。后来他制成(SN)x的金黄色结晶用于黑格小组的研究,从此开始了持续15年的通力合作。
1975年,麦克迪尔米德在日本京都大学任访问教授期间参观了东京理工学院,并在那里讲述了对(SN)x的研究并展示了他的金黄色结晶。演讲结束后,白川英树约见了麦克迪尔米德,并给他看了一份银白色聚乙炔(CH)x的样品。看了样品后麦克迪尔米德当即邀请白川英树去宾夕法尼亚大学进行合作研究,此时的他已经对(SN)x和(CH)x薄膜等导电材料产生了兴趣。
白川英树加盟后,他们设法制作纯度更高的(CH)x,以便提高它的导电性。然而他们发现,制作出的(CH)x越纯,其导电性能反而越差。由于麦克迪尔米德早先已经发现,在金黄色(SN)x材料中添加溴元素可使其导电能力提高10倍。因此他认为,聚乙炔里的杂质也许起着“掺杂剂”的作用,从而提高了聚乙炔的导电性,而不是反之。因此他决定在银白色(CH)x薄膜中添加一些溴,结果,在几分钟时间之内,室温下的导电性能就增加了数百万倍。不久后,麦克迪尔米德与黑格通力合作,开始研究导电材料的这种物理现象。
当麦克迪尔米德与黑格、白川英树3人在2000年共享诺贝尔化学奖之时,跨学科合作研究的重要性得到了认可。
2004年4月22日,美国里昂学院授予麦克迪尔米德(左二)荣誉人文学博士学位
黑格于1982年离开宾夕法尼亚大学后,麦克迪尔米德又与其好友、美国俄亥俄州立大学物理系的阿瑟·爱泼斯坦(Arthur Epstein)教授在该领域持续合作了20年,进而发现了导电聚合物的许多新现象,尤其是有关聚苯胺的。他们一起提升了“二次掺杂”的概念,认为溶剂会增强或阻碍掺杂效果,控制着导电聚合物的局部结构顺序以增强导电性能。
麦克迪尔米德的合作者及好友爱泼斯坦教授
麦克迪尔米德以“科学研究在于人”这一坚定信念吸引了世界各地的科学家和非科学家的青睐。2002年,他成为新西兰勋爵士团的一员,这一称号仅授予20名在世的人;在新西兰大学建立了以“麦克迪尔米德”命名的高等材料与纳米技术研究所,麦克迪尔米德是其国际咨询委员会的成员之一。以他的名字冠名的研究中心还有中国吉林大学的艾伦·C·麦克迪尔米德研究所,印度卡纳塔克大学的艾伦·C·麦克迪尔米德聚合物研究实验室,以及巴西圣保罗的麦克迪尔米德革新与创业研究所。
麦克迪尔米德喜爱用简约的语言表达自己的人生观,他常常说:“我工作得越起劲,运气似乎就越好”;“你什么时候停止学习,你就什么时候开始走向死亡”;“计划就像馅饼皮——注定要被撑破”。这些话反映了麦克迪尔米德对待科学和生活的态度。