(德国之声中文网)今年的诺贝尔化学奖被授予多年致力于提高您的电视观看等体验的科学家们。巴文迪(Moungi Bawendi)、布鲁斯(Louise Brus)和埃基莫夫(Alexei Ekimov)获得了2023年诺贝尔化学奖,因为他们开发了量子点,这些可定制的纳米粒子具有根据其大小而异的属性。
“量子点具有许多引人入胜和不寻常的特性。重要的是,它们的颜色取决于它们的大小”,诺贝尔化学委员会主席约翰·奥奎斯特(Johan Aqvist)说。
您可能现在正看着从量子点发出的光,因为许多使用QLED技术的现代计算机显示器和电视机使用量子点来创建每个像素的RGB(红绿蓝)颜色。
但这还不是事情的全部。量子点技术在生物医学研究中用于显示分子。在未来,量子点可用于量子通信,柔性电子产品,微型传感器等新领域,以及改善太阳能电池技术。
什么是量子点? 量子点是非常微小的半导体,大小约为2-10纳米——数十亿分之一米。量子点与足球的大小比例与足球和地球的大小比例相当。
所有的量子点都具有相同的结构——金属氧化物原子的晶体。简单地改变它们的大小就可以完全改变它们的性质。较小的点发出蓝光,较大的点发红光和黄光。
不仅仅是颜色发生了变化——还有它们们的磁性,电性,热性和催化性质。换句话说,大小很重要。
量子点技术使电视、电脑和显示器能够显示更加鲜艳和逼真的色彩图像来源: Uwe Bauch/PantherMedia/imago 三位诺贝尔奖得主 尽管这三位化学家如今需要分享价值1100万瑞典克朗(约990000美金)的奖金,但他们几年来研究量子点的工作是相互独立的。
他们在化学领域所做的出色贡献反映在他们的引用记录中:巴文迪在Web of Science中有超过100000次的引用,而布鲁斯有超过60000次。”科睿唯安(Clarivate)科学信息研究所的研究分析主任彭德尔伯里(David Pendlebury)告诉DW。
量子点的理论可以追溯到一百多年前,但科学家发现几乎不可能生产这些材料。他们需要能够制造完美的晶体,其结构需要精确到原子级别。
埃基莫夫打破了僵局,他是第一个成功在玻璃中创建大小相关的量子效应的人。他通过生产显示这些量子效应的铜氯纳米微粒来实现了这一点。
布鲁斯观察到了在液体溶液中自由浮动的纳米微粒的相同效应。
为了使量子点有用,它们需要对大小和表面进行极端的控制。但是,在很长一段时间内,没有人认为可以生产这些极其微小的微粒。巴文迪获得诺贝尔奖,正是因为他做到了这一点 。他发明了制造量子点的化学方法,允许科学家完善生产特定大小和质量的纳米微粒。更重要的是,仅通过改变它们的大小,而不是其整个分子结构,这些点就可以完美地表现出不同的性质。
“当时我正在熟睡” 被诺贝尔基金会网站问到是否因为得奖消息而在早晨被惊醒时,巴文迪坦然回应:“绝对是的。”他说:“当时我正在熟睡”。
“我不确定这是否是真的,我正试图醒来。我的妻子问我‘发生了什么,发生了什么?’然后我意识到这是真的,我正试图整理我的思绪。这真是一个很大的荣誉,也是一个很大的惊喜。”
布鲁斯(Louis Brus)是巴文迪的博士后导师。巴文迪称他为“该领域的巨人。”他说:“他是一位了不起的导师。他是一位真正的学者,他致力于科学。我从他那里学到了很多。他塑造了我作为一个科学家的身份。”
在科学领域,诺贝尔奖可以说是最具分量的奖项。此外,诺贝尔和平奖、文学奖也具备相当的影响力。 图像来源: picture-alliance/AP Photo/F. Vergara 从1901年首次颁奖起,已经有九百余人或机构获奖。而发明家诺贝尔(Alfred Nobel)去世时留给基金会的3158.72万瑞典克朗遗产,如今已经达到了1.69亿欧元。诺贝尔遗嘱中,本来只设立生理医学、物理、化学、文学、和平五个奖项,六十年代增设了经济学奖。由于该奖项并没有在遗嘱中有所体现,因此严格来说经济学奖并不是“诺贝尔奖”,其正式名称是“瑞典中央银行纪念阿尔弗雷德·诺贝尔经济学奖”,所需资金也是由瑞典央行“永久性全额拨付”予诺贝尔基金会。图为诺贝尔奖章。
图像来源: picture-alliance/AP Photo/F. Vergara 2014年和平奖得主马拉拉(Malala Yousafzai)是迄今最为年轻的诺贝尔奖得主,获奖时她只有17岁。最高龄的得主是古迪纳夫(John Bannister Goodenough),他因在锂电池领域的开拓性研究而获颁2019年诺贝尔化学奖时,已经97岁了。而诺奖得主的平均年龄是60岁。
图像来源: Reuters/NTB Scanpix/C. Poppe 在一百多年的历史中,女性获奖者只有五十余位。其中,居里夫人(Marie Curie)曾经两次获奖——化学奖和物理奖各一次。
图像来源: picture-alliance/empics/PA Wire 总共有4人曾经两度获得诺贝尔奖。除了上文提到的居里夫人,巴丁(John Bardeen)因发明晶体管、开创超导BCS理论两度获得物理学奖;鲍林(Linus Carl Pauling)则因化学键理论研究、反对地面核试验分别获得化学奖、和平奖。研究胰岛素氨基酸序列、开创DNA测序技术的桑格(Frederick Sanger)则曾两度获得化学奖。此外,国际红十字会曾经三度获颁和平奖,联合国难民署(UNHCR)两度获得诺贝尔和平奖。
图像来源: dpa 各个奖项累积有49次空缺,其中大部分发生在战争年代。空缺次数最多的是和平奖。而在今年,文学奖也暂停颁发。评奖委员会表示,会在2019年补发今年的奖项。图为瑞典著名诗人、文学奖评委弗罗斯滕松(Katarina Frostenson)和其丈夫法国摄影师阿尔诺(Jean-Claude Arnault)。后者受到了性侵指控,其后的连带反应造成了瑞典文学院的人事地震
图像来源: picture-alliance/IBL Schweden 历史上,曾经有两人主动拒绝接受诺贝尔奖。特立独行的法国作家萨特(Jean Paul Sartre)拒绝任何奖项,因此1964年,他也顺理成章了回绝了诺贝尔文学奖委员会的好意。时任越南共产党领导人黎德寿则因与美国方面签署了越战停火协议,而与时任美国国务卿基辛格(Henry Kissinger)共同获得1973年度和平奖;但是,黎德寿认为,越南仍在战乱中,并不屑于和平奖的伪善,因此拒绝接受。
图像来源: picture-alliance/Selva/Leemage 而被迫拒绝诺贝尔奖的则总共有4人。创作了文学名著《日瓦格医生》的苏联作家帕斯捷尔纳克(Борис Леонидович Пастернак)则在1958年被迫拒绝了诺贝尔文学奖。此前,《日瓦格医生》早已被苏联当局查禁。而在瑞典文学院刚宣布其获奖时,帕斯捷尔纳克曾激动地回电表示感谢。但是几天后,帕斯捷尔纳克就遭苏联作家协会开除,并受到苏联各媒体的讨伐,不得不宣布拒绝领奖。一直到80年代戈尔巴乔夫上台后,去世多年的帕斯捷尔纳克才获平反,他的儿子在1989年12月前往斯德哥尔摩代领了该奖项。
图像来源: picture alliance/akg-images 1937年,希特勒颁布法令,禁止德国公民接受任何诺贝尔奖项。迫于该法案,德国化学家库恩(Richard Kuhn)、布特南特(Adolf Butenandt)、微生物学家多马克(Gerhard Domagk)拒绝领奖,并且一直到战后才补领了奖项。图为多马克(摄于1964年)。
图像来源: AP 希特勒颁布该法令的直接原因,是因为德国记者、和平主义活动者冯·奥西茨基(Carl von Ossietzky)获得了1935年诺贝尔和平奖。冯·奥西茨基曾经在魏玛共和国时期揭露德国重新组建空军、涉嫌违反《凡尔赛条约》,并因此报道而被判叛国罪入狱。获释后不久,纳粹党掌权执政,冯·奥西茨基在国会纵火案次日就因其和平民主运动者身份被捕,并被投入集中营。他获得诺贝尔和平奖,对纳粹德国政府的国际声誉造成了沉重打击,希特勒更是认为,这是对他本人的侮辱。不久后,冯·奥西茨基因病重而获得释放,诺贝尔评奖委员会亲自前往他下榻的医院为其授奖。图为集中营里的冯·奥西茨基。
图像来源: Bundesarchiv 183-R70579 冯·奥西茨基也成为了首名在拘禁中获知自己得奖的诺贝尔奖得主。另外两名拘禁中获知得奖的则是来自缅甸的昂山素姬(1990年)以及来自中国的刘晓波(2010)。
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分子构建领域再获殊荣 这是诺贝尔化学奖连续第三年将殊荣授予分子合成或构建领域。 贝托兹(Carolyn R. Bertozzi)、迈达尔(Morten Meidal)以及夏普利斯(K. Barry Sharpless)和麦克米兰(David MacMillan)去年因开发“点击化学”(click chemistry)赢得了化学奖,这是一个将分子拼接在一起的新型工具。
今年没有女性科学家获得这个奖项。自1901年以来,诺贝尔化学奖已被授予114次。到目前为止,只有8位女性获得过此奖。
在自然科学领域,女性诺贝尔奖得主的数量如此之少,是因为在很长时间l里,女性在许多地方不被允许学习医学、物理学或化学。到诺贝尔奖成立时,这一现象已经有所改变。但是,许多人仍然认为女性不适合科学研究,并且她们对科学研究的贡献比她们的男性同事得到的认可要少——这也是今天许多女性科学家仍然面临的问题。
2023年诺贝尔奖的获奖者们将继续揭晓。文学奖将于周四公布。周五将公布诺贝尔和平奖。2023年10月9日,将公布诺贝尔经济学奖的获得者。
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诺贝尔化学奖从1901年开始颁发。很多人以为,重大的发现对于普通人而言犹如天书一样高深难懂。但我们的图集向您展示,事实情况并非如此。 图像来源: picture-alliance/dpa/K. Ohlenschläger 阿诺德(Frances H. Arnold)、史密斯(George P. Smith)和温特尔(Gregory P. Winter)三位科学家在实验室中创造出了自然界的进化。诺贝尔化学委员会主席表示:“这些科学家们在试管中应用了达尔文进化论。”如今,他们科研方法被应用于药物领域,比如为糖尿病患者生产胰岛素。
图像来源: Imago/Science Photo Library 德国物理学家黑尔(Stefan Hell)和美国科学家白兹格(Eric Betzig)、莫尔纳(William Moerner)研制成功了一种突破性的显微技术,将光学显微镜的范围提高到了纳米尺度,甚至可以超高分辨活体组织,比如癌细胞。
借助电脑程序,人们可以轻而易举地对复杂的化学结构进行分析,任意进行拼接,并可以预言其反应。三名诺贝尔化学奖得主马丁·卡普拉斯(Martin Karplus),迈克尔·莱维特(Michael Levitt)和亚利耶·瓦谢尔(Arieh Warshel)为此奠定了基础,并为许多应用铺平了道路,比如在电脑上研发药物。
图像来源: picture-alliance/dpa 化学里有些东西确实挺难懂的,比如“绿色荧光蛋白”。日本人下村脩、美国人查尔菲(Martin Chalfie)和生于美国的华裔钱永健(Roger Tsien)对这一物质进行了研究。在自然条件下,这种蛋白会出现在一些水母类动物上。而借助基因技术,老鼠也能产生这种蛋白。这样就能便于对活体器官的代谢过程进行观察。
图像来源: picture-alliance/dpa 克鲁岑(Paul Crutzen)、莫里纳(Mario Molina)和罗兰(Frank Rowland)的研究项目是大气化学,尤其是臭氧层的产生和分解。这三位学者证明了,臭氧层对于人类社会排放的气体会作出何种反应,从而解释了臭氧空洞的来由。诺奖委员会认为这一成就足以得到表彰。
图像来源: picture-alliance/dpa 1963年,德国人齐格勒(Karl Waldemar Ziegler)与意大利化学家纳塔(Guilio Natta)共享诺贝尔化学奖。两人发明了一种能够合成聚乙烯的工艺,而塑料袋正是用这种材料制造的。
图像来源: picture alliance/WILDLIFE 英国人桑格(Frederick Sanger)揭示了胰岛素的结构。糖尿病人无法制造或者是不能制造足量的胰岛素,因此必须经常通过注射的方式来补充,以维持生命。胰岛素目前已经可以通过基因技术大批量生产。
图像来源: Fotolia/Dmitry Lobanov 哈恩(Otto Hahn)发现了原子的核裂变。如果用较小粒子-中子,撞击质量较重的原子核,后者就会变成两个较小的原子核。这一过程会释放大量能量,以及其他中子,从而构成链式反应。哈恩的发现能够用来生产核电,但也可以制造原子弹。
图像来源: picture alliance / dpa 德国人布特南特(Adolf Butenandt)因为在性激素方面的研究而获诺贝尔奖。但希特勒不允许他前去参加颁奖仪式。布特南特首次成功分离出了许多控制人体性功能的荷尔蒙。正是这些物质决定了男性胚胎最终成为男人,女性胚胎成为女人。
图像来源: picture-alliance/Godong/Robert Harding 威兰德(Heinrich Otto Wieland)也是一名来自德国的诺贝尔化学奖得主,他发现了胆汁酸的结构。胆汁酸是胆汁的主要组成部分,由肝脏合成。它能够帮助人体消化和吸收脂肪。
图像来源: Fotolia/Phranc 德国人哈伯(Fritz Haber)发明了用氢气和氮气合成氨的方法。这使得人工合成肥料成为可能,加速了农业发展,以应对不断增长的全球人口。但合成氨技术也奏响了炸药生产的序曲。
图像来源: Getty Images 德国化学家维尔施泰特(Richard Willstätter)凭借对植物色素的研究而获得诺贝尔化学奖。尤其是对叶绿素的研究具有重大意义:正是这种物质让植物呈现绿色,并能促成光合作用,把阳光、二氧化碳和水最终转化为糖类。
图像来源: picture-alliance/dpa 居里夫人曾两次荣获诺贝尔奖:1903年她获得物理奖,八年之后又拿下了化学奖。她发现了放射性物质镭和钋。这些元素会进行放射性衰变。自然界中的铀矿石里就含有具有毒性的钋,而吸烟产生的烟雾中也有这一物质。
图像来源: picture alliance/Mary Evans Picture Library 德国人比希纳(Eduard Buchner)发现,发酵过程并不一定需要活细胞。比如在酿造啤酒的发酵过程中,酵母会把糖转化成酒精。而比希纳证明了,这一过程在使用已经没有活力的酵母细胞也能完成,这在当时是一项令人不可思议的发现。
图像来源: Fotolia/ExQuisine 苏格兰人拉姆齐爵士(Sir William Ramsay)发现了惰性气体元素。这些元素是空气的固定组成部分,很少与其他物质发生反应。用来给气球充气以让它们能够升空的氦气也是惰性气体的一种,此外还包括霓虹灯里使用的氖。
图像来源: picture-alliance/Bildagentur Huber 上世纪初的这一年颁发的化学奖可谓“甜甜美美”:菲舍尔(Hermann Emil Fischer)因为对于糖的研究而成为首名获此奖项的德国人。他的成就包括发明了一种方法,用来描述糖分子的复杂三维结构。
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