2023年诺贝尔化学奖揭晓!他们让元素周期表从此有了第三个维度

 获奖成果 

They planted an important seed for nanotechnology

The Nobel Prize in Chemistry 2023 rewards the discovery and development of quantum dots, nanoparticles so tiny that their size determines their properties. These smallest components of nanotechnology now spread their light from televisions and LED lamps, and can also guide surgeons when they remove tumour tissue, among many other things.

Everyone who studies chemistry learns that an element’s properties are governed by how many electrons it has. However, when matter shrinks to nano-dimensions quantum phenomena arise; these are governed by the size of the matter. The Nobel Laureates in Chemistry 2023 have succeeded in producing particles so small that their properties are determined by quantum phenomena. The particles, which are called quantum dots, are now of great importance in nanotechnology.

“Quantum dots have many fascinating and unusual properties. Importantly, they have different colours depending on their size,” says Johan Åqvist, Chair of the Nobel Committee for Chemistry.

Physicists had long known that in theory size-dependent quantum effects could arise in nanoparticles, but at that time it was almost impossible to sculpt in nanodimensions. Therefore, few people believed that this knowledge would be put to practical use.

However, in the early 1980s, Alexei Ekimov succeeded in creating size-dependent quantum effects in coloured glass. The colour came from nanoparticles of copper chloride and Ekimov demonstrated that the particle size affected the colour of the glass via quantum effects.

A few years later, Louis Brus was the first scientist in the world to prove size-dependent quantum effects in particles floating freely in a fluid.

In 1993, Moungi Bawendi revolutionised the chemical production of quantum dots, resulting in almost perfect particles. This high quality was necessary for them to be utilised in applications.

Quantum dots now illuminate computer monitors and television screens based on QLED technology. They also add nuance to the light of some LED lamps, and biochemists and doctors use them to map biological tissue.

Quantum dots are thus bringing the greatest benefit to humankind. Researchers believe that in the future they could contribute to flexible electronics, tiny sensors, thinner solar cells and encrypted quantum communication – so we have just started exploring the potential of these tiny particles.

2022年——Carolyn R. Bertozzi，Morten Meldal及K. Barry Sharpless（再次获得化学奖，2001年首次获奖）获奖，以表彰他们在“为点击化学和生物正交化学的发展”做出了突出的贡献。

2021年——Benjamin List 和 David W.C. MacMillan获奖，以表彰他们在 “不对称有机催化”做出了突出贡献。

2020年——法国和美国科学家Emmanuelle Charpentier、Jennifer A. Doudna获奖，以表彰她们“开发出一种基因组编辑方法”。

2019年——美国和日本3位科学家 John B Goodenough、M. Stanley Whittlingham、Akira Yoshino获奖，获奖理由是“在锂离子电池的发展方面作出的贡献”。

2018年——美国科学家Frances H. Arnoid获奖，获奖理由是“研究酶的定向进化”；另外两位获奖者是美国的George P. Smith和英国的Sir Gregory P. Winter，获奖理由是“研究缩氨酸和抗体的噬菌体展示技术”。

2017年——瑞士、美国和英国3位科学家Jacques Dubochet、Joachim Frank和Richard Henderson获奖，获奖理由是“研发出冷冻电镜，用于溶液中生物分子结构的高分辨率测定”。

2016年——法国、美国、荷兰3位科学家Jean-Pierre Sauvage、J. Fraser Stoddart和Bernard L. Feringa获奖，获奖理由是“分子机器的设计与合成”。

2015年——瑞典、美国、土耳其3位科学家Tomas Lindahl、Paul Modrich和Aziz Sancar获奖，获奖理由是“DNA修复的机制研究”。

——从1901年到2022年，诺贝尔化学奖共颁发了114次。未颁发的8年分别是1916、1917、1919、1924、1933、1940、1941和1942年。

——114次颁奖中，63次为单人获奖，25次为2人共享，26次为3人共享。

——从1901年至2022年，共189人获奖（有188人次获奖，其中Frederick Sanger及K. Barry Sharpless获得2次化学奖）。

——最年轻的获奖者是法国科学家Frédéric Joliot，1935年因“合成新的放射性元素”与妻子Irène Joliot-Curie一起获奖，时年35岁。

——最年长的获奖者是美国科学家John B. Goodenough，2019年因“在锂离子电池的发展方面作出的贡献”获奖，时年97岁。他也是诺奖得主中获奖时最年长的一位。

——189位诺贝尔化学奖得主中，有8位是女性。分别是1911年的玛丽·居里（玛丽·居里另外还获得1903年的物理学奖）、1935年的Irène Joliot-Curie、1964年的Dorothy Crowfoot Hodgkin、2009年的Ada Yonath、2018年的Frances H. Arnold、2020年的Emmanuelle Charpentier以及2020年的Jennifer A. Doudna、2022年的Carolyn R. Bertozzi。

——Frederick SangerK. Barry Sharpless获得两次诺贝尔化学奖的人。

——诺贝尔化学奖获得者家族：居里家族是最成功的“诺贝尔奖家族”。玛丽·居里和皮埃尔·居里夫妻获得了 1903 年的诺贝尔物理学奖；玛丽·居里本人获得了1911年诺贝尔化学奖；玛丽·居里和皮埃尔·居里的长女艾琳·约里奥-居里与她的丈夫弗雷德里克·约里奥一起获得了 1935 年的诺贝尔化学奖；小女儿Ève Curie 曾在联合国儿童基金会工作，并嫁给了Henry R. Labouisse。1965年，Henry R. Labouisse代表联合国儿童基金会获得诺贝尔和平奖。