晶体和准晶体的衍射(第二版)
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第二版前言

本书第一版由郭可信和周公度二人合写,出版于上世纪末,距今已有14年。出版以来,得到广大读者的欢迎和好评。

在第一版中,郭可信教授撰写了三章,详细地描述了“准晶体”、“准晶体的衍射”和“准晶体结构测定法”。20世纪80年代,他在中国科学院金属研究所带领叶恒强、李斗星、王大能和张泽等一起研究高温合金相,于1984年夏天独立地观察到五重对称电子衍射图和相应的合金相的结构,突破了晶体必须具有平移周期性的点阵结构的传统概念,发现了准晶体。他们关于Ti-Ni和Ti-Fe二十面体准晶的报道,虽然比D. Shechtman等发表的Al-Mn二十面体准晶稍晚几个月,但却是对这些合金相进行系统研究时独立发现的。

2011年诺贝尔化学奖授予D. Shechtman,以表彰他在准晶体研究中的贡献。可惜郭可信先生于2006年12月仙逝,他这个中国科学家在本土首次做出的应分享诺贝尔奖的工作,未能获奖。

本书第二版增加了两个附录,均是郭可信先生生前所写的文章:“五重旋转对称和二十面体准晶体的发现”和“准晶与电子显微学——略述我的研究经历”。在这两篇文章中,郭先生详细地描述了他们研究和发现准晶的经过以及他本人半个多世纪从事科学研究的经历,叙述了他带领他的研究集体发扬团结合作、百折不挠的精神,创造性地进行科学研究的感受,字字句句洋溢着他爱国、爱人民、爱科学的深情。

在晶体衍射方面,对于常规的小分子单晶体结构测定的研究,在新世纪由于衍射仪器性能的提高及计算机程序的精巧编制和应用,使晶体结构测定过程展现出新面貌:自动而快速地收集实验数据、解析和修正晶体结构、计算和绘制晶体结构的各种参数和图表,只要有了单晶体,绝大多数可在一天之内完成结构测定的工作。晶体结构测定已成为化学和相关领域科学研究中一个不可缺少的重要环节。

生物大分子晶体衍射的研究,是当今自然科学的热点领域,它在过去二十多年间迅速地发展,并取得了巨大的成就。现在在课题的前景和研究的工作量、研究经费的投入和研究人员增长速度等方面都居于晶体衍射领域的首位。多晶(粉末)衍射具有许多优点,样品易得、用量少、适用范围广泛、分析方法相对简单而容易掌握和普及应用,它和快速而深入发展的材料科学、药学等相结合,可发挥其特殊的优越性,同时相互促进。本书第二版新增了两章:生物大分子晶体衍射(第6章)和多晶衍射(第7章),分别由长期从事这方面研究和教学的李根培教授和王颖霞教授编写。

晶体衍射学科得以高速发展,依靠的是一个多世纪以来不断发展和积累的晶体学及相关基础学科的支撑,也有赖于飞速发展的计算机科学技术。从晶体的培养制备、晶体点阵结构的规律、晶体衍射数据收集的几何学和物理效应、结构因子的推求、电子密度函数的计算和解析、结构模型的搭建、结构的表述以及结构性能应用的关联,路程很长,涉及化学、物理学、数学、生物学、电子学等多个基础学科。晶体衍射这个领域越是向前发展,有关这个领域的基础知识、基本原理越显得重要。在本书再版过程中,作者正是本着为广大读者提供一本简明易懂、条理清晰的基础参考书的原则,进行撰写。在介绍基本原理的基础上,提供了研究中的实例,结合原理进行具体的分析。我们期待这样的处理,能启发读者对晶体学的兴趣,引导读者进入晶体学领域,掌握基本原理,熟悉分析和处理晶体结构的技术和方法,在不断实践中学习提高,并加以运用和创新,做出高水平的研究工作。

在本书交付出版之际,我们三位作者衷心地感谢郭可信先生的女儿郭桦女士和学生段晓峰研究员的支持并提供有关的文献资料;感谢北京大学化学与分子工程学院同仁们的关怀和帮助;感谢北京大学出版社郑月娥副编审对本书出版所做的认真细致的编辑工作。

周公度 李根培 王颖霞

2013年6月于北京大学化学学院