刚刚！2023年诺贝尔化学奖揭晓，但疑遭提前泄漏？

北京时间10月4日17时50分许，2023年诺贝尔化学奖在瑞典皇家科学院揭晓，该奖项被授予来自美国麻省理工学院的法国突尼斯裔美国化学家蒙吉·G·巴文迪（Moungi G. Bawendi）、美国哥伦比亚大学的化学教授路路易斯·E·布鲁斯（Louis E. Brus）以及美国纳米晶体科技公司的俄罗斯科学家阿列克谢·伊基莫夫（Alexei I. Ekimov），以表彰他们“在量子点的发现和发展方面的贡献”。

每个研究化学的人都知道元素的性质取决于它拥有的电子数量。然而，当物质缩小到纳米尺度时，就会出现量子现象，这些取决于事情的大小。2023年诺贝尔化学奖获得者成功地制造出了如此小的粒子，其特性由量子现象决定。这种被称为量子点的粒子现在在纳米技术中非常重要。

物理学家早就知道，理论上纳米粒子中可能会出现与尺寸相关的量子效应，但当时几乎不可能在纳米尺寸上进行雕刻。因此，很少有人相信这些知识会被付诸实践。

然而，在20世纪80年代初，阿列克谢·伊基莫夫成功地在有色玻璃中创造了依赖于尺寸的量子效应。颜色来自氯化铜纳米颗粒，伊基莫夫证明颗粒尺寸通过量子效应影响玻璃的颜色。

几年后，路易斯·E·布鲁斯成为世界上第一位证明流体中自由漂浮的粒子的尺寸依赖性量子效应的科学家。

1993年，蒙吉·G·巴文迪彻底改变了量子点的化学生产方式，产生了近乎完美的粒子。这种高质量对于它们投入实际应用是必要的。

现在，量子点照亮了基于QLED技术的计算机显示器和电视屏幕。它们还为一些LED灯的光线增添了细微差别，生物化学家和医生使用它们来绘制生物组织图。

量子点正在为人类带来最大的福祉。研究人员相信，未来它们可以为柔性电子产品、微型传感器、更薄的太阳能电池和加密量子通信做出贡献——所以我们刚刚开始探索这些微小颗粒的潜力。

获奖者：美国化学家卡罗琳·贝尔托西（Carolyn R. Bertozzi）、丹麦化学家摩顿·梅尔达尔（Morten Meldal）和美国化学家卡尔·巴里·夏普莱斯（K. Barry Sharpless）。

长期以来化学家们总想构建越来越复杂的分子。在药物研究中，这通常涉及人工构建具有药用特性的天然分子，但这通常耗时较长且成本高昂。点击化学和生物正交反应将化学带入了“功能主义时代”。卡尔·巴里·夏普莱斯和摩顿·梅尔达尔的研究成果为点击化学奠定了基础；卡罗琳·贝尔托西则将点击化学带到一个全新维度，将其应用在生物体中，她开发的生物正交反应实现了多种应用，包括帮助开发更有针对性的癌症疗法等。

获奖者：德国科学家本亚明·利斯特（Benjamin List）、美国科学家戴维·麦克米伦（David W.C. MacMillan）。

许多科研领域和工业行业都依赖于化学家构建分子的能力，而构建分子需要催化剂来控制和加速化学反应。催化剂是化学家的基本工具，但研究人员长期以来认为原则上只有金属和酶这两类催化剂可用。本亚明·利斯特和戴维·麦克米伦在2000年各自独立开发出了第三类催化剂，它建立在有机小分子基础上，被称为不对称有机催化剂，它们驱动的反应就是不对称有机催化。他们的研究成果表明，有机催化剂可用于驱动多种化学反应，通过这些反应可以有效合成多种分子，包括新药物分子、在太阳能电池中捕获光的分子等，为人类带来巨大益处。

获奖者：法国女科学家埃玛纽埃勒·沙尔庞捷（Emmanuelle Charpentier）以及美国女科学家珍妮弗·道德纳（Jennifer A. Doudna）。

纽埃勒·沙尔庞捷和珍妮弗·道德纳发现了基因技术中最犀利的工具之一，即“CRISPR/Cas9基因编辑技术”。基于这项技术，研究人员能以极高精度改变动物、植物和微生物的DNA，并有望更改某些生物的生命周期。这一技术对生命科学研究产生了突破性影响，有助于研发新的癌症疗法，并可能使治愈遗传性疾病成为现实。

获奖者：美国科学家约翰·古迪纳夫（John B. Goodenough）、斯坦利·惠廷厄姆（M. Stanley Whittingham），日本科学家吉野彰（Akira Yoshino）。

轻巧、可充电且能量强大的锂离子电池已在全球范围内被应用于手机、笔记本电脑、电动汽车等各种产品，并可以储存来自太阳能和风能的大量能量，从而使无化石燃料社会成为可能。上世纪70年代，斯坦利·惠廷厄姆发现了一种能量丰富的材料，这种由二硫化钛制成的材料可以嵌入锂离子，所以可被用作锂电池中的阴极。约翰·古迪纳夫推测，如果用金属氧化物来替代金属硫化物制造阴极，电池将具有更大的潜力，经过系统研究，他在1980年证明了嵌入锂离子的氧化钴可以产生4伏的电压。基于此前的研究，吉野彰于1985年开发出了首个接近商用的锂离子电池。他并未使用活泼的金属锂做阳极，而是使用了焦炭，这种碳材料可以像氧化钴一样提供容纳锂离子的空间。锂离子在阴阳极之间运动产生电流。

获奖者：美国科学家弗朗西丝·阿诺德（Frances H. Arnold）、乔治·史密斯（George P. Smith），英国科学家格雷戈里·温特（Sir Gregory P. Winter）。

在全球发展清洁能源的过程中，成本与高效、清洁一直存在矛盾，传统的方法已很难适应发展需要，为改变这一情况，弗朗西丝·阿诺德将目光投向了酶，她于1993年完成了首个酶的定向演化实验，经过多年发展，她的实验室生成的酶已经能够催化那些自然界中都不存在的化学反应，从而制造出全新材料。她这些“量身定制”酶如今已是包括药物在内许多材料制作的重要工具，并能在生产过程中避免产生许多污染环境的副产物。乔治·史密斯则研发了一种名为噬菌体展示的新技术，他利用了一种能感染细菌的病毒噬菌体，将外源蛋白或多肽的DNA序列插入到噬菌体外壳蛋白结构基因的适当位置，使外源基因随外壳蛋白的表达而表达，同时，外源蛋白随噬菌体的重新组装而展示到噬菌体表面。这种技术可应用于研究与蛋白质相互作用的配体，以及进行蛋白质演化等。格雷戈里·温特将乔治·史密斯的这项技术用于抗体的定向演化，以便提升它们在疾病治疗方面的一些特性，基于这种新技术开发的药物已在2002年获得批准，可用于类风湿性关节炎等疾病的治疗。

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