2017年最不务正业的诺贝尔化学奖开奖:这些科学家帮你看到原子!
2017-10-04 18:30

2017年最不务正业的诺贝尔化学奖开奖:这些科学家帮你看到原子!

瑞典斯德哥尔摩时间10月4日中午11时45分(北京时间10月4日下午17点45分),瑞典皇家科学学院宣布了2017年总第109届诺贝尔化学奖得主:美籍德裔物理学家约阿基姆·弗兰克(Joachim Frank)、芬兰生物物理学家理查德·亨德森(Richard Henderson)、瑞士生物物理学家雅克·迪波什(Jacques Dubochet)


获奖理由是:


由于他们开发了冷冻电镜,得以观察更高分辨率的生物分子结构。(For developing cryo-electron microscopy for the high-resolution structure determination of biomolecules in solution.)


冷冻电镜,用于扫描电镜的超低温冷冻制样及传输技术(Cryo-SEM),可实现直接观察液体、半液体及对电子束敏感的样品,如生物、高分子材料等。快速冷冻技术可使水在低温状态下呈玻璃态,减少冰晶的产生,从而不影响样品本身结构,冷冻传输系统保证在低温状态下对样品进行电镜观察。


冷冻电镜令人们直观看到的物质世界又清晰了一步


目前冷冻电镜的造价依然昂贵,高达数千万元。清华大学教授、结构生物学家施一公团队,曾利用清华大学的冷冻电镜,获得过3.6埃米(3.6Å,1Å=0.1nm)的样品观测结果。

 

“最正宗嫡传”的诺贝尔奖

 

诺贝尔本人是个化学家,而由他命名的化学奖本应该更有其特殊意义。

 

自1901年开始颁发诺贝尔化学奖以来,已经有108名科学家获奖,诺贝尔奖官网列出了这些获奖者的名字。而其中63届都颁给了个人,其余则有两个或更多科学奖分享。


历史上仅有弗雷德里克·桑格(Frederick Sanger)一位科学家获得了两次诺贝尔化学奖(测定氨基酸序列,1958年;测定DNA序列的“桑格法”,1980年)


史上最年轻的诺贝尔奖获得者是弗列德里克·约里奥-居里,他与妻子伊伦·约里奥-居里(居里夫人的女儿)共同获得当年奖金(发现人工放射性元素,1935年)

 

“最不务正业”的诺贝尔奖

 

但作为早期诺贝尔五大奖项之一,诺贝尔化学奖一开始就表现出“跨界”的特质。

 

像早期跨物理学科:如溶液渗透理论(范特霍夫,1901年)、电离方程式(阿仑尼乌斯,1903年)、热力学(能斯特,1920年);后期直接开始跨生物学科:如DNA测序(保罗·伯格、沃特·吉尔伯格,1980年)、ATP合成/钠钾离子泵研究(保罗·博耶、克里斯汀·斯科,1997)、真核生物分子转录(罗杰·科恩伯格,2006年)

 

诺贝尔化学奖虽被戏称为“诺贝尔理综奖”,不能代表它就不务正业,作为一项基础学科,化学在近百年来与不同基础门类相结合,衍生了生物化学、物理化学、药物化学等不少交叉学科。


 

2017年最有力的诺贝尔化学奖竞争者还有谁?

 

历年诺贝尔奖都是各大机构预测乃至博彩的热门,但相对诺贝尔文学奖等颇具主观色彩、甚至有娱乐性质的奖项来说,理工类学科的悬念更少一些——因为理科基本都有“引文影响因子”。

 

汤森路透(Thomson Reuters)旗下科睿唯安(Clarivate Analytics)的“引文桂冠奖”,目前已成为颇具影响力的诺奖预测“风向标”。在今年9月20日发布的“2017年度引文桂冠奖”中,化学学科热门人选是:

 

第一组:


John E. Bercaw,加州理工学院化学与化学工程系Centennial化学名誉退休教授,美国加利福尼亚州帕萨迪纳市

- 以及 –

Robert G. Bergman,加州大学伯克利分校化学系Gerald E.K. Branch特聘教授,美国加利福尼亚州伯克利

- 以及 –

Georgiy B. Shul‘pin,俄罗斯科学院谢苗诺夫化学物理研究所高级研究员,俄罗斯莫斯科


获奖原因:对C-H键官能团化做出了重大贡献

 

第二组:


Jens Nørskov,斯坦福大学工程学院Leland T. Edwards教授、光子学教授、化学工程系普雷科特能源研究院高级研究员,美国加利福尼亚州


获奖原因:在实体面材的多相催化的理论和实践方面取得了重大进展

 

(虎嗅注:此项研究有望推动氨和燃料电池重大进展)

 

第三组:


Tsutomu Miyasaka(宫坂力)桐荫横滨大学生物医学工程学院、工程学研究生院光电化学与能源科学教授,日本横滨

- 以及 –

Nam-Gyu Park,成均馆大学化学工程学院教授,韩国首尔

- 以及 –

Henry J. Snaith,牛津大学克拉伦登实验室物理学教授,英国牛津


获奖原因:发现并应用钙钛矿材料实现有效的能源转换

 

(虎嗅注:钙钛矿太阳能电池是《科学》杂志评选的2013年度国际上十大科技突破之一,光电转换率超过20%,是一种有望进一步替代目前晶硅太阳能,降低光伏发电价格的新型光伏体系。)

 

锂电池发明者:“化学界村上春树”


更多有力竞争者还包括:

 

《化学世界》杂志预测:美国化学物理学家费顿·艾文瑞斯(Phaedon Avouris)、保尔·麦克尤恩(Paul McEuen)和荷兰物理学家考恩内利斯·代克尔(Cornelis Dekker)因对碳基电子产品做出重大贡献,获得了“2017年引文桂冠奖”的物理学奖,但因引力波获奖,故碳纳米管、石墨烯和纳米带等在电子学领域的研究也是有力竞争选手。


呼声很高的还有年年陪跑的锂电池发明人古迪纳夫(John B. Goodenough),这位95岁高龄的老人年年陪跑,几乎成了“化学界村上春树”。

 

美国加利福尼亚大学研究人员、著名博客作者塞缪尔·劳德、遗传生物学家克里斯安托·盖迪尔瑞兹、分子生物学家艾利克斯·沃尔格曾预测:新一代基因编辑技术CRISPR开展原创工作的珍妮弗·杜德娜(Jennifer Doudna)、伊曼纽尔·夏波尼(Emmanuelle Charpentier)以及华人科学家张锋(Feng Zhang)

 

其中80后华人科学家、现年35岁的麻省理工学院终身教授张锋的主要成就在生物技术领域,但考虑到诺贝尔化学奖的“跨界性”,他被提名也在情理之中。

 

张锋曾获另一个“诺奖风向标”盖尔德纳国际奖(主要颁给医学领域有重大发现或贡献的的科学家,获奖科学家再获诺奖的概率是25%),他也被评为《福布斯》40岁以下最有成就的40人,《自然》杂志十大科学人物,还是他是CRISPR/Cas系统的负责人之一。

 

CRISPR是当今最热门的生物技术,简单地说,CRISPR(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats)是生物进化的结果——细菌为了对抗噬菌体的入侵,进化出了一套“剪刀系统”,在病毒基因整合进自身DNA后,细菌能利用CRISPR系统像剪刀那样,将病毒基因片段剪除,保证不被病毒感染。利用它,研究人员现在能够通过设计,追踪任何感兴趣的潜在基因。


明天,也就是斯德哥尔摩时间10月5日下午13点,即北京时间10月5日晚19点, 诺贝尔文学奖开奖。请各位继续保持关注。

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