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从诺贝尔化学奖说起:何为“好化学”

科普小知识2022-02-21 04:00:20
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■李晨阳,本报见习记者

中国科学家与诺贝尔化学奖的最大差距可以追溯到1979年,当时牛经义的合成牛胰岛素团队参加了选举。中国科学家成功合成牛胰岛素是世界上第一个成功的蛋白质合成创新,意义重大。这项成就让诺贝尔奖遗憾的原因仍有争议。

从结晶牛胰岛素等经典药物到近年来层出不穷的新药、新材料和新能源,化学一直是与人们日常生活最密切相关的学科之一。化学研究的许多突破可以直接给人们的生活带来便利。

例如,近年来备受关注的钙钛矿太阳能电池创造了一种全新的太阳能转换系统。中国科学院化学研究所研究员宋卫国向《中国科学日报》记者解释说,这种神奇物质的本质是在经典无机化学中研究的配位化合物。然而,碰巧旧瓶子里装的是新酒。"只有配体和离子的巧妙结合才能转化太阳能!"宋卫国说。这种新型太阳能电池的转换率非常高,是目前市场上太阳能电池转换率的两倍。同时,它也大大节省了将太阳能转换成电能的总成本。

此外,化学研究的结果也在医疗保健领域取得了新的成就。除了开发新药,一些现有药物的新合成路线也解决了目前药物合成中的许多问题。新的治疗方法和分子诊断方法方兴未艾。

健康无疑是人们最关注的话题,环境质量与健康密切相关。化学和化学工业的研究进展为环境治理方法和污染物减排技术的创新开辟了道路。宋卫国特别介绍了中国科学院化学研究所开发的纳米材料绿色印刷技术。不同于传统的感光成像理念,该技术可以直接打印出图形和非图形区域,不再使用铅版制作和激光照排,从而彻底克服了传统制版技术带来的环境污染和资源浪费问题。这是中国自主开发的成果,值得向全世界推广。

当化学遇到纳米,将会有更多的惊喜。任何现有的化学研究领域都可以与纳米技术相结合。纳米研究的规模更小,手段更精细。在这样的微观层面上,科学家需要探索许多新现象和新特性。

在宋卫国的介绍中,还有另一项成就特别引人注目。这是二氧化钛对水的光解。这项工作揭示了利用太阳能直接分解水产生氢气的可能性,并打开了清洁能源的大门。未来,需要在水的光解领域取得进一步的突破。

化学和材料、化学和能源、化学和生物、化学和量子力学正变得越来越不可分割。作为一门“多用途”学科,化学中最热门的领域几乎都是一些交叉学科。甚至古典化学领域的科学家也在探索其他学科的奥秘,并致力于发现新的问题。

2012年,诺贝尔化学奖授予了对“G蛋白偶联受体”的研究,揭示了细胞感知周围环境的秘密。2014年,超分辨率荧光显微术获得诺贝尔奖。这项工作将光学显微术带到了纳米尺度……必须说,近年来的诺贝尔化学奖往往是跨学科竞争的舞台。然而,这并不意味着传统化学不能做任何事情。例如,化学中的有机合成总是创新的,并且包含无限的可能性。

2014年底,美国化学学会的《化学新闻》评选出年度十大化学成就,包括跨学科工作,如活细菌的“增强型”DNA导入;还有纳米尺度的研究,如单壁碳纳米管的新制备方法;还有传统的化学合成。

化学的领域是广阔的,各种学科也是多种多样的。预测每年谁将获得诺贝尔奖真的不容易。此外,科学研究成果的价值只能通过时间的考验来证明。然而,无论诺贝尔奖的归属有多复杂,评委们的口味有多多样,只要它能提高人们的生活质量,它就是一项很好的化学研究成果。

《中国科学报》(国际版,第3版,2015年10月8日)