(德國之聲中文網)今年的諾貝爾化學獎被授予多年致力於提高您的電視觀看等體驗的科學家們。巴文迪(Moungi Bawendi)、布魯斯(Louise Brus)和埃基莫夫(Alexei Ekimov)獲得了2023年諾貝爾化學獎,因為他們開發了量子點,這些可定製的納米粒子具有根據其大小而異的屬性。
「量子點具有許多引人入勝和不尋常的特性。重要的是,它們的顏色取決於它們的大小」,諾貝爾化學委員會主席約翰‧奧奎斯特(Johan Aqvist)說。
您可能現在正看著從量子點發出的光,因為許多使用QLED技術的現代計算機顯示器和電視機使用量子點來創建每個像素的RGB(紅綠藍)顏色。
但這還不是事情的全部。量子點技術在生物醫學研究中用於顯示分子。在未來,量子點可用於量子通信,柔性電子產品,微型感測器等新領域,以及改善太陽能電池技術。
什麼是量子點? 量子點是非常微小的半導體,大小約為2-10納米——數十億分之一米。量子點與足球的大小比例與足球和地球的大小比例相當。
所有的量子點都具有相同的結構——金屬氧化物原子的晶體。簡單地改變它們的大小就可以完全改變它們的性質。較小的點發出藍光,較大的點發紅光和黃光。
不僅僅是顏色發生了變化——還有它們們的磁性,電性,熱性和催化性質。換句話說,大小很重要。
量子點技術使電視、電腦和顯示器能夠顯示更加鮮豔和逼真的色彩圖片來源: Uwe Bauch/PantherMedia/imago 三位諾貝爾獎得主 儘管這三位化學家如今需要分享價值1100萬瑞典克朗(約990000美金)的獎金,但他們幾年來研究量子點的工作是相互獨立的。
他們在化學領域所做的出色貢獻反映在他們的引用記錄中:巴文迪在Web of Science中有超過100000次的引用,而布魯斯有超過60000次。」科睿唯安(Clarivate)科學訊息研究所的研究分析主任彭德爾伯裡(David Pendlebury)告訴DW。
量子點的理論可以追溯到一百多年前,但科學家發現幾乎不可能生產這些材料。他們需要能夠製造完美的晶體,其結構需要精確到原子級別。
埃基莫夫打破了僵局,他是第一個成功在玻璃中創建大小相關的量子效應的人。他通過生產顯示這些量子效應的銅氯納米微粒來實現了這一點。
布魯斯觀察到了在液體溶液中自由浮動的納米微粒的相同效應。
為了使量子點有用,它們需要對大小和表面進行極端的控制。但是,在很長一段時間內,沒有人認為可以生產這些極其微小的微粒。巴文迪獲得諾貝爾獎,正是因為他做到了這一點 。他發明了製造量子點的化學方法,允許科學家完善生產特定大小和品質的納米微粒。更重要的是,僅通過改變它們的大小,而不是其整個分子結構,這些點就可以完美地表現出不同的性質。
「當時我正在熟睡」 被諾貝爾基金會網站問到是否因為得獎消息而在早晨被驚醒時,巴文迪坦然回應:「絕對是的。」他說:「當時我正在熟睡」。
「我不確定這是否是真的,我正試圖醒來。我的妻子問我『發生了什麼,發生了什麼?』然後我意識到這是真的,我正試圖整理我的思緒。這真是一個很大的榮譽,也是一個很大的驚喜。」
布魯斯(Louis Brus)是巴文迪的博士後導師。巴文迪稱他為「該領域的巨人。」他說:「他是一位了不起的導師。他是一位真正的學者,他致力於科學。我從他那裡學到了很多。他塑造了我作為一個科學家的身份。」
在科學領域,諾貝爾獎可以說是最具份量的獎項。此外,諾貝爾和平獎、文學獎也具備相當的影響力。 圖片來源: picture-alliance/AP Photo/F. Vergara 從1901年首次頒獎起,已經有九百餘人或機構獲獎。而發明家諾貝爾(Alfred Nobel)去世時留給基金會的3158.72萬瑞典克朗遺產,如今已經達到了1.69億歐元。諾貝爾遺囑中,本來只設立生理醫學、物理、化學、文學、和平五個獎項,六十年代增設了經濟學獎。由於該獎項並沒有在遺囑中有所體現,因此嚴格來說經濟學獎並不是「諾貝爾獎」,其正式名稱是「瑞典中央銀行紀念阿爾弗雷德‧諾貝爾經濟學獎」,所需資金也是由瑞典央行「永久性全額撥付」予諾貝爾基金會。圖為諾貝爾獎章。
圖片來源: picture-alliance/AP Photo/F. Vergara 2014年和平獎得主馬拉拉(Malala Yousafzai)是迄今最為年輕的諾貝爾獎得主,獲獎時她只有17歲。最高齡的得主是古迪納夫(John Bannister Goodenough),他因在鋰電池領域的開拓性研究而獲頒2019年諾貝爾化學獎時,已經97歲了。而諾獎得主的平均年齡是60歲。
圖片來源: Reuters/NTB Scanpix/C. Poppe 在一百多年的歷史中,女性獲獎者只有五十餘位。其中,居裡夫人(Marie Curie)曾經兩次獲獎——化學獎和物理獎各一次。
圖片來源: picture-alliance/empics/PA Wire 總共有4人曾經兩度獲得諾貝爾獎。除了上文提到的居裡夫人,巴丁(John Bardeen)因發明晶體管、開創超導BCS理論兩度獲得物理學獎;鮑林(Linus Carl Pauling)則因化學鍵理論研究、反對地面核試驗分別獲得化學獎、和平獎。研究胰島素氨基酸序列、開創DNA測序技術的桑格(Frederick Sanger)則曾兩度獲得化學獎。此外,國際紅十字會曾經三度獲頒和平獎,聯合國難民署(UNHCR)兩度獲得諾貝爾和平獎。
圖片來源: dpa 各個獎項累積有49次空缺,其中大部分發生在戰爭年代。空缺次數最多的是和平獎。而在今年,文學獎也暫停頒發。評獎委員會表示,會在2019年補發今年的獎項。圖為瑞典著名詩人、文學獎評委弗羅斯滕松(Katarina Frostenson)和其丈夫法國攝影師阿爾諾(Jean-Claude Arnault)。後者受到了性侵指控,其後的連帶反應造成了瑞典文學院的人事地震
圖片來源: picture-alliance/IBL Schweden 歷史上,曾經有兩人主動拒絕接受諾貝爾獎。特立獨行的法國作家薩特(Jean Paul Sartre)拒絕任何獎項,因此1964年,他也順理成章了回絕了諾貝爾文學獎委員會的好意。時任越南共產黨領導人黎德壽則因與美國方面簽署了越戰停火協議,而與時任美國國務卿季辛吉(Henry Kissinger)共同獲得1973年度和平獎;但是,黎德壽認為,越南仍在戰亂中,並不屑於和平獎的偽善,因此拒絕接受。
圖片來源: picture-alliance/Selva/Leemage 而被迫拒絕諾貝爾獎的則總共有4人。創作了文學名著《日華格醫生》的蘇聯作家帕斯捷爾納克(Борис Леонидович Пастернак)則在1958年被迫拒絕了諾貝爾文學獎。此前,《日華格醫生》早已被蘇聯當局查禁。而在瑞典文學院剛宣佈其獲獎時,帕斯捷爾納克曾激動地回電表示感謝。但是幾天後,帕斯捷爾納克就遭蘇聯作家協會開除,並受到蘇聯各媒體的討伐,不得不宣佈拒絕領獎。一直到80年代戈爾巴喬夫上台後,去世多年的帕斯捷爾納克才獲平反,他的兒子在1989年12月前往斯德哥爾摩代領了該獎項。
圖片來源: picture alliance/akg-images 1937年,希特勒頒布法令,禁止德國公民接受任何諾貝爾獎項。迫於該法案,德國化學家庫恩(Richard Kuhn)、布特南特(Adolf Butenandt)、微生物學家多馬克(Gerhard Domagk)拒絕領獎,並且一直到戰後才補領了獎項。圖為多馬克(攝於1964年)。
圖片來源: AP 希特勒頒布該法令的直接原因,是因為德國記者、和平主義活動者馮‧奧西茨基(Carl von Ossietzky)獲得了1935年諾貝爾和平獎。馮‧奧西茨基曾經在魏瑪共和國時期揭露德國重新組建空軍、涉嫌違反《凡爾賽條約》,並因此報導而被判叛國罪入獄。獲釋後不久,納粹黨掌權執政,馮‧奧西茨基在國會縱火案次日就因其和平民主運動者身份被捕,並被投入集中營。他獲得諾貝爾和平獎,對納粹德國政府的國際聲譽造成了沉重打擊,希特勒更是認為,這是對他本人的侮辱。不久後,馮‧奧西茨基因病重而獲得釋放,諾貝爾評獎委員會親自前往他下榻的醫院為其授獎。圖為集中營裡的馮‧奧西茨基。
圖片來源: Bundesarchiv 183-R70579 馮‧奧西茨基也成為了首名在拘禁中獲知自己得獎的諾貝爾獎得主。另外兩名拘禁中獲知得獎的則是來自緬甸的昂山素姬(1990年)以及來自中國的劉曉波(2010)。
圖片來源: picture-alliance/dpa/Liu Xia
分子構建領域再獲殊榮 這是諾貝爾化學獎連續第三年將殊榮授予分子合成或構建領域。 貝托茲(Carolyn R. Bertozzi)、邁達爾(Morten Meidal)以及夏普利斯(K. Barry Sharpless)和麥克米蘭(David MacMillan)去年因開發「點擊化學」(click chemistry)贏得了化學獎,這是一個將分子拼接在一起的新型工具。
今年沒有女性科學家獲得這個獎項。自1901年以來,諾貝爾化學獎已被授予114次。到目前為止,只有8位女性獲得過此獎。
在自然科學領域,女性諾貝爾獎得主的數量如此之少,是因為在很長時間l裡,女性在許多地方不被允許學習醫學、物理學或化學。到諾貝爾獎成立時,這一現象已經有所改變。但是,許多人仍然認為女性不適合科學研究,並且她們對科學研究的貢獻比她們的男性同事得到的認可要少——這也是今天許多女性科學家仍然面臨的問題。
2023年諾貝爾獎的獲獎者們將繼續揭曉。文學獎將於周四公佈。周五將公佈諾貝爾和平獎。2023年10月9日,將公佈諾貝爾經濟學獎的獲得者。
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諾貝爾化學獎從1901年開始頒發。很多人以為,重大的發現對於普通人而言猶如天書一樣高深難懂。但我們的圖集向您展示,事實情況並非如此。 圖片來源: picture-alliance/dpa/K. Ohlenschläger 阿諾德(Frances H. Arnold)、史密斯(George P. Smith)和溫特爾(Gregory P. Winter)三位科學家在實驗室中創造出了自然界的進化。諾貝爾化學委員會主席表示:「這些科學家們在試管中應用了達爾文進化論。」如今,他們科研方法被應用於藥物領域,比如為糖尿病患者生產胰島素。
圖片來源: Imago/Science Photo Library 德國物理學家黑爾(Stefan Hell)和美國科學家白茲格(Eric Betzig)、莫爾納(William Moerner)研製成功了一種突破性的顯微技術,將光學顯微鏡的範圍提高到了納米尺度,甚至可以超高分辨活體組織,比如癌細胞。
借助電腦程序,人們可以輕而易舉地對複雜的化學結構進行分析,任意進行拼接,並可以預言其反應。三名諾貝爾化學獎得主馬丁‧卡普拉斯(Martin Karplus),邁克爾‧萊維特(Michael Levitt)和亞利耶‧瓦謝爾(Arieh Warshel)為此奠定了基礎,並為許多應用鋪平了道路,比如在電腦上研發藥物。
圖片來源: picture-alliance/dpa 化學裡有些東西確實挺難懂的,比如「綠色熒光蛋白」。日本人下村脩、美國人查爾菲(Martin Chalfie)和生於美國的華裔錢永健(Roger Tsien)對這一物質進行了研究。在自然條件下,這種蛋白會出現在一些水母類動物上。而借助基因技術,老鼠也能產生這種蛋白。這樣就能便於對活體器官的代謝過程進行觀察。
圖片來源: picture-alliance/dpa 克魯岑(Paul Crutzen)、莫裡納(Mario Molina)和羅蘭(Frank Rowland)的研究項目是大氣化學,尤其是臭氧層的產生和分解。這三位學者證明了,臭氧層對於人類社會排放的氣體會作出何種反應,從而解釋了臭氧空洞的來由。諾獎委員會認為這一成就足以得到表彰。
圖片來源: picture-alliance/dpa 1963年,德國人齊格勒(Karl Waldemar Ziegler)與義大利化學家納塔(Guilio Natta)共享諾貝爾化學獎。兩人發明了一種能夠合成聚乙烯的工藝,而塑膠袋正是用這種材料製造的。
圖片來源: picture alliance/WILDLIFE 英國人桑格(Frederick Sanger)揭示了胰島素的結構。糖尿病人無法製造或者是不能製造足量的胰島素,因此必須經常通過注射的方式來補充,以維持生命。胰島素目前已經可以通過基因技術大批量生產。
圖片來源: Fotolia/Dmitry Lobanov 哈恩(Otto Hahn)發現了原子的核裂變。如果用較小粒子-中子,撞擊品質較重的原子核,後者就會變成兩個較小的原子核。這一過程會釋放大量能量,以及其他中子,從而構成鏈式反應。哈恩的發現能夠用來生產核電,但也可以製造原子彈。
圖片來源: picture alliance / dpa 德國人布特南特(Adolf Butenandt)因為在性激素方面的研究而獲諾貝爾獎。但希特勒不允許他前去參加頒獎儀式。布特南特首次成功分離出了許多控制人體性功能的荷爾蒙。正是這些物質決定了男性胚胎最終成為男人,女性胚胎成為女人。
圖片來源: picture-alliance/Godong/Robert Harding 威蘭德(Heinrich Otto Wieland)也是一名來自德國的諾貝爾化學獎得主,他發現了膽汁酸的結構。膽汁酸是膽汁的主要組成部分,由肝髒合成。它能夠幫助人體消化和吸收脂肪。
圖片來源: Fotolia/Phranc 德國人哈伯(Fritz Haber)發明了用氫氣和氮氣合成氨的方法。這使得人工合成肥料成為可能,加速了農業發展,以應對不斷增長的全球人口。但合成氨技術也奏響了炸藥生產的序曲。
圖片來源: Getty Images 德國化學家維爾施泰特(Richard Willstätter)憑借對植物色素的研究而獲得諾貝爾化學獎。尤其是對葉綠素的研究具有重大意義:正是這種物質讓植物呈現綠色,並能促成光合作用,把陽光、二氧化碳和水最終轉化為糖類。
圖片來源: picture-alliance/dpa 居裡夫人曾兩次榮獲諾貝爾獎:1903年她獲得物理獎,八年之後又拿下了化學獎。她發現了放射性物質鐳和釙。這些元素會進行放射性衰變。自然界中的鈾礦石裡就含有具有毒性的釙,而吸煙產生的煙霧中也有這一物質。
圖片來源: picture alliance/Mary Evans Picture Library 德國人比希納(Eduard Buchner)發現,發酵過程並不一定需要活細胞。比如在釀造啤酒的發酵過程中,酵母會把糖轉化成酒精。而比希納證明了,這一過程在使用已經沒有活力的酵母細胞也能完成,這在當時是一項令人不可思議的發現。
圖片來源: Fotolia/ExQuisine 蘇格蘭人拉姆齊爵士(Sir William Ramsay)發現了惰性氣體元素。這些元素是空氣的固定組成部分,很少與其他物質發生反應。用來給氣球充氣以讓它們能夠升空的氦氣也是惰性氣體的一種,此外還包括霓虹燈裡使用的氖。
圖片來源: picture-alliance/Bildagentur Huber 上世紀初的這一年頒發的化學獎可謂「甜甜美美」:菲舍爾(Hermann Emil Fischer)因為對於糖的研究而成為首名獲此獎項的德國人。他的成就包括發明了一種方法,用來描述糖分子的複雜三維結構。
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