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見卓識的探索者，主要研究玻璃和液態極限。

奧斯汀?安吉爾（Austen Angell）是一位全能型物理化學家。他在玻璃和液體領域取得了諸多開創性的實驗發現，這些物質形態至今仍困擾著眾多科研人員。在其工作基礎上，化學家、物理學家和工程師在基礎研究以及燃料電池等應用領域，想到了更多有關這些材料的研究方法。2021 年3 月，安吉爾與世長辭，享年87 歲。

當冷卻速度足夠快時，液體不會結晶，而是形成非晶態固體，即玻璃。液體和玻璃既致密又無序，所以無法用晶體理論進行解釋，因為晶體既致密又有序；也無法用氣體理論加以解釋，因為氣體為無序結構且不致密。因此，有關從液體向玻璃態轉化的本質以及最常見的液體——水——在低溫下具有何種特性等問題長期存在，至今仍是備受關注的熱門話題。在過去50余年，安吉爾率領團隊開展研究，以期在這些問題上形成共識，并為此貢獻了眾多奠定該領域地位的發現和概念。

安吉爾出生并成長于澳大利亞堪培拉。他先是進入澳大利亞墨爾本大學學習化學冶金，后在美國費城賓夕法尼亞大學與約翰?博克里斯（John Bockris）一起研究熔鹽。1961 年，他在倫敦帝國理工學院完成了博士學位。回到墨爾本大學后，安吉爾對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單無機分子。

1966 年，安吉爾進入美國普渡大學工作。他開始研究水溶液，水具有多種不同尋常的特性，比如在4°C 時可達到最大密度。安吉爾指導過眾多才華橫溢的學生和博士后，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，因為它可以過度冷卻，即在冰點以下仍能保持液態。當溫度下降時，比熱和壓縮性等關鍵特性提升得更快。這表明存在一個熱力學極限，一旦超過了該極限，過冷水就無法保持液態。這一想法現在被稱為“斯皮迪-安吉爾猜想”。得益于此項工作，人們開始對過冷水的應用產生強烈興趣，包括將一種液相轉化為另一種液相的可能性，這一興趣一直延續至今。

安吉爾擁有一種非凡的能力，能夠察覺連接不同系統的模式。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，液體可形成連續光譜——從黏度逐漸變化并接近玻璃化的“強液體”到實現玻璃化轉變時黏度陡然加速變化的“脆液體”。安吉爾創建的分類法簡潔明了，為玻璃材料的研究奠定了基礎。

安吉爾一直對離子在液體和玻璃中的擴散和傳導感興趣，并先后將其應用于諸如熔鹽、離子液體、離子導電玻璃和電池電解質等系統。他的工作不僅涉及基礎研究，也關注實際應用，構建了固體電解質（如離子導電玻璃）電導率的理論上限，并引領現代電池技術不斷向前發展。

盡管從本質上說，安吉爾是一個實驗主義者，但他很快意識到計算機的巨大潛力。20 世紀70 年代，他和同事進行了一系列有關熔融二氧化硅和硅酸鹽的初步模擬，其成果很快為計算地質學家所用。自此，安吉爾經常參與有關玻璃性能和水特性的計算研究，以尋找實驗結果背后的機制。1989 年，安吉爾進入亞利桑那州立大學。安吉爾將在研究玻璃的過程中構建的理論推廣到蛋白質折疊、低溫保存等領域。

作為一位執著的探索者，安吉爾喜歡旅行，熱衷參加會議。他像連接器一樣總是能把不相干的想法聯系起來，提供全新視角。安吉爾還擅長交際，謙遜幽默，充滿了個人魅力。他的真知灼見意義深遠，影響眾多領域。對于安吉爾的許多學生和同事而言，他既是偶像，也是真正的朋友，還是靈感的源泉。