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最新:诺贝尔化学奖出炉!锂电池发明者获奖!

猫叔 马妮 时代周报 2019-12-13



北京时间10月9日17时50分许,2019年诺贝尔化学奖揭晓。


瑞典皇家科学院在斯德哥尔摩宣布,将2019年诺贝尔化学奖授予美国科学家约翰·B·古迪纳夫(John B. Goodenough)、美国科学家斯坦利·惠廷厄姆(M. Stantley Whittingham)及日本科学家吉野彰(Akira Yoshino)。




今年诺贝尔化学奖得主的主要贡献是锂电池。


他们将获得金质奖章、证书,并分享900万瑞典克朗(约合人民币654万元人民币)的奖金。


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2019诺贝尔化学奖颁奖词


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斯坦利·惠廷厄姆颁奖词:上世纪70年代初,获得今年化学奖的斯坦利·惠廷厄姆(Stanley Whittingham)在开发第一块功能性锂电池时,利用了锂的巨大动力来释放其外层电子。


古迪纳夫颁奖词:2019年化学奖得主约翰·古迪纳夫将锂电池的潜力翻了一番,为更强大和更有用的电池创造了合适的条件。


吉野彰颁奖词:今年的诺贝尔奖得主吉野彰(Akira Yoshino)成功地从电池中去除纯锂,而是完全基于锂离子,因为锂离子比纯锂更安全。这使得电池在实际中是可行的。





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三位科学家的研究


约翰·B·古迪纳夫是锂电池发明者,美国固体物理学家,是二次电池产业的重要学者。他目前是美国德州大学奥斯汀分校的机械工程和材料科学教授。

 

他将超过亚瑟·阿斯金,以97岁的高龄成为年龄最大的诺贝尔奖获得者。

 

1980年,古迪纳夫在英国牛津大学招揽了日本学者水岛公一等人,共同发现锂离子电池的阴极材质钴酸锂(LiCoO2)。

 

1983年,古迪纳夫、M.Thackeray等人发现锰尖晶石是优良的正极材料。

 

锰尖晶石具有低价、稳定和优良的导电、导锂性能。其分解温度高,且氧化性远低于钴酸锂,即使出现短路、过充电,也能够避免了燃烧、爆炸的危险。虽然纯锰尖晶石随充放电循环会变衰弱,但这是可以通过材料的化学改性克服的。

 

截至2013年,锰尖晶石大量用于商业电池。

 

1989年,古迪纳夫、A.Manthiram发现采用聚电解质(例如,硫酸盐)的正极将产生更高的电压,原因是聚电解质的电磁感应效应。此外,他还与日本学者金森顺次郎(第13代大阪大学总长)共同提出“古迪纳夫-金森法则”。

 

斯坦利·惠廷厄姆是英国化学家。他目前是纽约州立大学宾厄姆顿大学化学教授、材料研究所和材料科学与工程项目主任。惠廷厄姆是锂电池发展史上发现插层电极概念的关键人物。埃克森美孚在上世纪70年代生产了惠廷厄姆公司的可充电锂电池,该电池采用了二硫钛阴极和锂铝阳极。然而,这种可充电的锂电池永远不可能实现。

2012年,因其对锂电池材料研究的终身贡献获得了IBA Yeager奖,并于2013年被选为材料研究学会会员。2015年,他和约翰·b·古迪纳夫(John B. Goodenough)一起被汤森路透(Thomson Reuters)列为2015年诺贝尔化学奖(Nobel Prize in Chemistry)克莱维特奖(Clarivate Citation Laureates)得主。古迪纳夫的开创性研究推动了锂离子电池的发展。2018年,惠廷厄姆因“率先将夹层化学应用于储能材料”而入选美国国家工程学院。
吉野彰出生于1948年1月30日),是一个日本化学家。朝日Kasei公司研究员,日本明治大学教授。他是锂离子电池(LIB)的发明者,经常用于移动电话和笔记本电脑。


1981年,吉野彰开始研究使用聚乙炔的可充电电池。聚乙炔是白川秀树发现的一种导电聚合物,他后来(在2000年)因其发现获得了诺贝尔化学奖。聚乙炔的实际密度低,这意味着高容量需要大容量的电池,同时也存在不稳定性的问题,所以吉野彰改用碳质材料作为阳极,并在1985年制造了LIB的第一个原型,获得了基本的专利,这就是当今锂离子电池的诞生。


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2019年谁将“抱得”诺奖归


目前,2019年诺贝尔生理学或医学奖、诺贝尔物理学奖及诺贝尔化学奖已揭晓。


2019年诺贝尔生理学或医学奖由威廉·凯林(William G. Kaelin Jr)彼得·拉特克利夫(Sir Peter J. Ratcliffe) 以及格雷格·塞门扎(Gregg L. Semenza)获得,以表彰他们发现“细胞如何感知和适应氧可用性”。


2019年诺贝尔物理学奖由吉姆·皮布尔斯(James Peebles)、米歇尔·麦耶(Michel Mayor)和迪迪埃·奎洛兹(Didier Queloz)获得,以奖励他们在天体物理学方面的发现。(相关链接:2019年诺贝尔物理学奖揭晓,殊荣属于三位宇宙探索者!)


其余奖项将花落谁家?


公布其余各奖项的具体时间如下(均为北京时间):


文学奖:10月10日 19:00 (2018与2019两年同颁)

和平奖:10月11日 17:00

经济学奖:10月14日 17:45


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关于诺贝尔化学奖


1895年11月27日,瑞典著名化学家、硝化甘油炸药发明人阿尔弗雷德伯恩哈德诺贝尔(Alfred Bernhard Nobel)签署了遗嘱,将自己遗产的大部分设立了一系列奖项,即诺贝尔奖。根据他的意愿,其中一部分颁给“做出最重要的化学发现或改进的人”。


化学是对阿尔弗雷德诺贝尔(Alfred Nobel)而言最重要的一门科学,因为诺贝尔本人就是一名化学家。他的发明以及他所使用的工业过程都是基于化学知识。化学奖是诺贝尔在其遗嘱中提到的第二个奖项,诺贝尔化学奖由位于瑞典斯德哥尔摩的瑞典皇家科学院颁发。


诺贝尔化学奖首次颁发是在1901年,获奖者是荷兰化学家雅各布斯亨里克斯范托夫,表彰其在发现溶液中的化学动力学法则和渗透压规律以及对立体化学和化学平衡理论作出的贡献。诺贝尔化学奖的获得者还包括卢瑟福、居里夫人等科学家。当年颁发的还有诺贝尔物理学奖、生理学或医学奖、文学奖与和平奖。


从以往诺贝尔化学奖得主的名单可以看出,不少获奖者的获奖成就并非出自传统的化学研究,而是涉及生物学、物理学等多重学科,因此诺贝尔化学奖也被调侃为“理科综合奖”。


1908年,英国物理学家卢瑟福因“对元素蜕变以及放射化学的研究”,荣获诺贝尔化学奖。他风趣地调侃道:“这是我一生中绝妙的一次玩笑!


诺贝尔奖的奖金来自诺贝尔基金的利息或投资收益。其奖金随着基金收益的变化而变化,2001年至2011年的单项奖金为1000万瑞典克朗,2012年至2016年奖金下调至800万瑞典克朗。2017年后,奖金改为900万瑞典克朗。


诺贝尔化学奖的奖章由瑞典雕塑家Erik Lindberg设计。奖章左边的女神爱西斯象征着自然。女神手执丰饶之角从云中现身。右边的科学之神将手中的轻纱盖在女神爱西斯严峻肃穆的面庞上。



诺贝尔化学奖近5年获奖者


2018年,奖项的一半授予美国科学家阿诺德,表彰她实现了酶的定向演化;另一半授予给美国科学家史密斯和英国科学家温特,表彰他们实现了多肽和抗体的噬菌体呈现技术。


2017年,瑞士科学家雅克·杜本内、美国科学家乔基姆·弗兰克和英国科学家理查德·亨德森,因在开发对生物分子进行高分辨率结构测定的低温电子显微镜方面的贡献而分享2017年诺贝尔化学奖。


2016年,法国化学家让-皮埃尔•索维奇、美国化学家J•弗雷泽•斯托达特和荷兰化学家伯纳德•L•费林加因“在分子机器设计与合成领域的贡献”分享2016年诺贝尔化学奖。


2015年,瑞典科学家托马斯·林道尔、美国科学家保罗·莫德里奇和和拥有美国、土耳其国籍的科学家阿奇兹·桑卡,因在“DNA修复的机制研究”领域做出的贡献获得2015诺贝尔化学奖。


2014年,美国霍华德·休斯医学研究所的埃里克·本茨格,德国马克斯普朗克 生物物理化学研究所的史蒂芬·赫尔以及美国斯坦福大学的威廉·默尔纳因“超高分辨率荧光显微技术方面的贡献”共同分享了今年的化学奖。



“数”说诺贝尔化学奖(1901-2018)


110次:

1901年至2018年,诺贝尔化学奖共颁布了110次。

191619171919192419331940194119428年没有颁发。

180人:

1901年至2018年,共有181位诺贝尔化学奖获得者,其中弗雷德里克桑格(Frederick Sanger)(1918813-20131119日)是唯一一位获得过两次诺贝尔化学奖的人,分别在1958年和1980年。这也意味着,实际上获得诺贝尔化学奖的人数是180人。

63次:

在被颁出的110次诺贝尔化学奖中,有63次只颁给了一位获奖者,23次同时颁给两人,24次同时颁给三人。

5名女性:

历史上共有5名女性获得过诺贝尔化学奖。

1911年,玛丽居里获诺贝尔化学奖。

1935年,伊雷娜约里奥-居里和丈夫弗雷德里克约里奥-居里一同获奖。

1964年,英国生物化学家多萝西玛丽霍奇金获奖。

2009年,以色列科学家阿达约纳特和另外两人一同获奖。

2018年,美国科学家弗朗西斯阿诺德和另外两人一同获奖。

家族:

居里夫妇一家是最成功的“诺奖家族”。1903年,玛丽居里和丈夫皮埃尔居里共同获得诺贝尔物理学奖。1911年,玛丽居里获诺贝尔化学奖。1935年,玛丽居里的女儿伊雷娜约里奥-居里和丈夫弗雷德里克约里奥-居里获得诺贝尔化学奖。

35岁:

诺贝尔化学奖最年轻的得主是弗雷德里克约里奥-居里。1935年,他与妻子伊雷娜约里奥-居里一同获奖,当时他年仅35岁。1934年,弗雷德里克约里奥-居里和妻子在《自然》杂志上发表一篇名为《一种新型放射性元素的人工产生》的论文。凭借这篇论文,他们夫妻二人荣获了1935年的诺贝尔化学奖。

85岁:

美国化学家约翰芬恩(1917-2010)于2002年被授予诺贝尔化学奖,以表彰其“发明了对生物大分子进行确认和结构分析的方法”和“发明了对生物大分子的质谱分析法”。


 


这些诺贝尔化学奖成果已改变生活


化学离人们的生活有多远?有科学家认为,一切都是由化学元素构成的。尽管世界上存在无数种物质,但从微观领域看,无非是100余种元素的不同排列方式。

因此,诺贝尔化学奖虽然看上去“高大上”,但其研究成果并不“高冷”,有许多惠及人们生活的发现。


休斯敦举办“荧光长跑”,夜晚现“霓虹海洋”

每到夜晚,五颜六色的霓虹灯就会点亮城市。霓虹灯是靠充入玻璃管内的低压惰性气体,在高压电场下冷阴极辉光放电而发光。1904年,拉姆赛因发现6种惰性气体,并确定它们在元素周期表中的位置获得诺贝尔化学奖。

心脏、大脑、骨骼——这些都可以通过核磁共振成像观察到细节部分,从而可以帮助医生做出检测肿瘤的诊断。这种诊断方法是建立在高分辨率核磁共振光谱的基础上。恩斯特因在核磁共振成像方面的巨大贡献,获得了1991年的诺贝尔化学奖。

科学家对人体生命的探索不曾停止。DNA(脱氧核糖核酸)可组成遗传指令,是由微小的工厂核糖体“生产”出来的。每一个核糖体都会生产出上千个不同形式和功能的各种物质,三位科学家因发现这个工厂的结构,获得了2009年诺贝尔化学奖。

煎荷包蛋时为什么不会粘锅?雨衣为什么能防水?光合作用是如何产生?是什么破坏了臭氧层……这些问题都能在化学奖得主的研究成果中找到答案,科学家的发现,让人们对世界的看法有了根本改变。


编辑 / 沈寂

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