[科普中國]-2019諾貝爾化學獎得主會是誰？

今年的諾貝爾獎將自2019年10月7日起在瑞典皇家科學院陸續(xù)公布。諾貝爾獎儼然成為了科研界的狂歡，其中將于北京時間10月9日（周三）17:45分公布的“最正統(tǒng)”的諾貝爾化學獎尤甚。

初識諾貝爾獎

諾貝爾獎是根據(jù)瑞典著名科學家艾爾費雷·諾貝爾的遺囑設(shè)立的，自1901年起開始頒發(fā)。最開始只設(shè)立了物理、化學、生理和醫(yī)學、文學與和平五種。1969年瑞典銀行用諾貝爾的名義捐了一筆款，增設(shè)了經(jīng)濟學獎。值得一提的是，以遺產(chǎn)設(shè)立該獎項，發(fā)明了硝化甘油炸藥的諾貝爾本人就是一名杰出的化學家。

諾貝爾化學獎不“化學”

根據(jù)維基百科列出的1900年以來諾貝爾化學獎的名單，統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，其中有17次諾貝爾化學獎頒給了生物學方面的成就。比如2017年的諾貝爾化學獎頒給了在冷凍電子顯微鏡術(shù)領(lǐng)域做出巨大貢獻的三位生物物理學家。2018年的諾貝爾化學獎頒給了在**“進化控制”方面做出重要貢獻的三位生物學家**。因此諾貝爾化學獎曾被不少科學家戲謔稱為“諾貝爾理科綜合獎”。

2017年和2018年諾貝爾化學獎獲得者

（圖片來源：https://www.nobelprize.org，作者有改動）

諾貝爾化學獎跨越學科范圍廣，21世紀以后，諾貝爾化學獎共授予46人平均年齡為67歲（20世紀諾貝爾化學獎獲得者的平均年齡僅55歲），這說明諾貝爾獎委員會對重大科研突破的認可時間呈現(xiàn)延長趨勢，與此同時也越發(fā)加大了諾貝爾化學獎的預測難度。

諾貝爾化學獎難預測，但還是有跡可循

雖然諾貝爾化學獎可以說是最難預測的諾獎，但是縱觀歷年來的經(jīng)驗和獲獎名單，發(fā)現(xiàn)其實也是有跡可尋的。首先，我們來了解一下化學界的學術(shù)領(lǐng)域，化學界的學術(shù)領(lǐng)域主要是：有機化學，無機化學，分析化學，生物化學，物理化學，理論化學。

**1.**隔年領(lǐng)域不重復。現(xiàn)任化學獎委員會主席Gustafsson曾說過，連續(xù)兩年相近領(lǐng)域獲獎的可能性很低。但是這曾在2008和2009年，2017年和2018年被生物化學打破，這說明生物化學領(lǐng)域近年來是諾貝爾化學獎的熱門領(lǐng)域。

諾貝爾化學獎頒發(fā)領(lǐng)域近10年回顧

（圖片來源：作者自制）

**2.**有機化學的周期律和概率統(tǒng)計。經(jīng)驗表明，分析化學與理論化學獲獎的間隔比較長，物理化學與無機化學領(lǐng)域則很少獲獎，有機化學的獲獎周期在4年左右。距今最近的一次有機領(lǐng)域諾貝爾化學獎在2016年被授予“分子機器”的貢獻者，以這一條來看，今年有機化學領(lǐng)域獲獎可能性還是比較高的。

**3.**諾貝爾委員會成員研究背景。大家都知道，評委最熱衷將自己研究領(lǐng)域中的佼佼者推到獲獎的寶座上來，諾貝爾獎也不例外。對比去年，今年的諾貝爾委員成員發(fā)生了新變化，新上任的Peter Somfai教授取代Sara Snogerup Linse教授（物理化學）成為了委員會新的一員。今年委員會成員與其研究領(lǐng)域分別是Claes Gustafsson（主席，醫(yī)學/生物化學）、Gunnar von Heijne（理論化學）、Peter Brzezinski（生物化學）、Olof Ramstrom（有機化學）、Johan Aqvist（理論化學）、Peter Somfai（有機化學），這進一步暗示了今年化學獎花落有機化學、理論化學的概率將增加。

**4.**諾獎風向標。往往諾貝爾獎得主都會實現(xiàn)其他獎項的大豐收，比如湯森路透的引文桂冠獎(2002至今，已預測出46位諾獎得主）。

基于上述，我們給出了今年諾貝爾化學獎的一些預測，僅供參考。

2019****年諾貝爾化學獎，誰會有戲？

預測1：金屬有機框架材料研究—Omar M.Yaghi

理由：金屬有機框架材料開拓者和奠基人。

Omar M. Yaghi，曾于2010年獲得湯森路透引文桂冠獎，2009年曾獲美國化學協(xié)會材料化學獎章等，美國加州大學伯克利分校James和Neeltje Tretter講席教授、勞倫斯伯克利國家實驗室材料科學部主任。目前擔任《美國化學會志》（Journal of American Chemical Society）副主編。

金屬有機框架材料（MOFs）具有三維孔狀結(jié)構(gòu)，可以表現(xiàn)出高孔隙占有率、低密度、大表面積比、內(nèi)部孔道規(guī)則和拓撲多樣、可裁剪等特性。這些前所未有的特性使金屬有機框架材料備受矚目，被認為可以廣泛應用于氣體儲存、分離、催化和化學傳感等領(lǐng)域。

Yaghi教授是MOFs和共價有機框架（COFs）等領(lǐng)域的開拓者和奠基人。他在功能多孔材料的合成，及其儲能、環(huán)保等領(lǐng)域的應用進行了深入系統(tǒng)的研究，并取得了杰出的研究成果，共發(fā)表270多篇學術(shù)論文，其中29篇發(fā)表在Science 和Nature雜志上，論文被引137,000余次，其H index（143）在世界化學家中排名第2位。2006年，Yaghi教授被大眾科學雜志評為“美國十大杰出科學家”。

Omar M.Yaghi教授

（圖片來源：bing.com/images）

預測2：新能源電池研究—Michael Gratzel

理由：將光伏領(lǐng)域從二極管的光吸收原理推向了分子水平，染料敏化太陽能電池之父；首創(chuàng)連續(xù)沉積法制備鈣鈦礦薄膜工藝。

Michael Gratzel是瑞士材料科學家和化學家，是瑞士EPFL光子與界面實驗室教授。Gr？tzel開創(chuàng)了分子光伏新領(lǐng)域，率先構(gòu)思和實現(xiàn)了基于染料光捕獲劑的介觀光伏系統(tǒng)，也被稱為“Gr？tzel電池”。

同時，Gr？tzel也在鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）的發(fā)展中也發(fā)揮了關(guān)鍵作用，PSCs的迅速崛起引起了廣泛的研究興趣。Michael Gr？tzel首創(chuàng)兩步連續(xù)沉積法制備鈣鈦礦薄膜的新工藝，基于該工藝的鈣鈦礦太陽能電池獲得14.6%的Newport認證效率，這是全球第一個得到權(quán)威認證的鈣鈦礦太陽能電池效率。在過去十年中，Michael Gr？tzel累計發(fā)表400余篇PSCs研究成果，其中引用次數(shù)超過1000次的有7篇，H指數(shù)為249，目前小組保持的效率記錄為23.25%。Gr？tzel也是太陽能燃料領(lǐng)域的領(lǐng)導者，這是提供可儲存、可再生能源的關(guān)鍵技術(shù)。

鈣鈦礦電池有望實現(xiàn)建筑一體化

(圖片來源: https://www.freepik.com)

預測3：鋰電池研究—John B. Goodenough

理由：鋰電池之父，使鋰電池體積更小、容積更大、使用方式更穩(wěn)定，從而實現(xiàn)商業(yè)化，同時開啟了電子設(shè)備便攜化進程。

鋰電池作為最主要的便攜式能量源，影響著我們生活的方方面面。如果沒有鋰電池，就不會有如今的便攜式穿戴設(shè)備。鋰電池產(chǎn)業(yè)已經(jīng)接近年產(chǎn)幾十億美元，為人類的日?；顒犹峁﹦恿Αｄ囯姵剡€曾和晶體管一起被視作電子工業(yè)中最偉大的發(fā)明，而晶體管的發(fā)明人巴丁已經(jīng)榮獲諾貝爾獎。

John B. Goodenough目前為美國德州大學奧斯汀分校，機械工程系教授，97歲高齡，著名固體物理學家，是鈷酸鋰、錳酸鋰和磷酸鐵鋰正極材料的發(fā)明人，鋰離子電池的奠基人之一，通過研究化學、結(jié)構(gòu)以及固體電子/離子性質(zhì)之間的關(guān)系來設(shè)計新材料解決材料科學問題。索尼在1991年采用Goodenough理論后制作出了世界上第一款商用鋰電池，從此手機、照相機、手持攝像機乃至電動汽車等領(lǐng)域各自步入了便攜式新能源時代。

John B. Goodenough教授

（圖片來源：bing.com/images）

諾貝爾化學獎作為化學科學的最高榮耀，它像一顆明珠，吸引著眾多化學家去攀登化學科學的高峰。事實上，上述每位大師的研究都對人類世界做出了卓越的貢獻，改變了我們的生活。還有一些可能獲獎的項目在這里并未提及，如生物化學、納米材料、有機加成反應等。此次Goodenough老爺子能否喜提諾貝爾化學獎，刷新諾獎的年齡記錄，就讓我們十月九號拭目以待吧！

參考文獻：

1.Angewandte Chemie 41/2019: Nobel Chemistry,Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58 (41).

2.Wei D，Ma FS，Yuan HB. Ion‐Migration inhibition by the cation–π Interaction in perovskite materials for efficient and stable perovskite solar cells.Advanced Function Material, DOI: 10.1002/adma.201707583.

3. https://xw.qq.com/cmsid/20190924A0NBLC/20190924A0NBLC00

4. http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2019/9/430895.shtm